KR20200118525A - Evaluation of Parkinson's disease index using acceleration and angular velocity signals and method for evaluation thereof - Google Patents

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KR20200118525A
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Abstract

The present invention relates to a device and method for evaluating diagnosis of bradykinesia of the Parkinsonism using acceleration and angular velocity signals. More specifically, the present invention relates to the device and method for collecting data by analyzing acceleration and angular velocity signals in a time domain and a frequency domain using an IMU sensor and enabling systematic rehabilitation monitoring by quantifying the severity of the Parkinsonism with an objectified figure through the data.

Description

가속도 및 각속도 신호를 이용한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 및 이를 이용한 평가 방법 {Evaluation of Parkinson's disease index using acceleration and angular velocity signals and method for evaluation thereof}{Evaluation of Parkinson's disease index using acceleration and angular velocity signals and method for evaluation thereof}

본 발명은 가속도 및 각속도 신호를 이용한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 IMU 센서를 이용하여 가속도 및 각속도 신호를 시간 영역과 주파수 영역에서 분석하여 데이터를 수집하고, 상기 데이터를 통해 파킨슨병의 중증도를 객관화된 수치로 정량화하여 초기 진단이 가능하고, 체계적인 재활 모니터링을 가능하게 하는 가속도 및 각속도 신호를 이용한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease using acceleration and angular velocity signals, and an evaluation method using the same, and more specifically, by analyzing acceleration and angular velocity signals in time domain and frequency domain using an IMU sensor to collect data, The present invention relates to an apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease using the acceleration and angular velocity signals that enable the initial diagnosis by quantifying the severity of Parkinson's disease in an objective numerical value through the data and to enable systematic rehabilitation monitoring, and an evaluation method using the same.

파킨슨병(Parkinson’s disease)은 도파민 신경세포의 소실로 인해 발생하는 대표적인 신경퇴행성 질환 중의 하나이다. 신경퇴행성 질환이란 신경 세포들이 어떤 원인에 의해 소멸하게 되어 이로 인해 뇌 기능의 이상을 일으키는 질병을 지칭하는데, 대표적인 신경퇴행성 질환으로는 흔하게 알츠하이머병이나 파킨슨병, 드물게는 루게릭병 등이 있다. Parkinson's disease is one of the representative neurodegenerative diseases caused by the loss of dopamine neurons. Neurodegenerative disease refers to a disease that causes abnormal brain function due to the destruction of nerve cells by some reason. Representative neurodegenerative diseases include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and rarely Lou Gehrig's disease.

파킨슨병은 주로 노년층에서 발생하는 질환으로 연령이 증가할수록 이 병에 걸릴 위험은 점점 증가하게 된다. 발생빈도는 인구 1,000 명 당 1명 내지 2명 정도로 알려져 있으며 60세 이상의 노령층에서 약 1%, 65세 이상에서는 약 2%정도가 파킨슨병을 앓고 있는 것으로 보고되고 있다.Parkinson's disease is a disease that occurs mainly in older people, and the risk of contracting it increases with age. The incidence is known to be about 1 to 2 people per 1,000 population, and it is reported that about 1% of the elderly over 60 years old and about 2% of those over 65 suffer from Parkinson's disease.

파킨슨병의 주 증상은 서동증(운동 느림), 안정 시 떨림, 근육 강직 등의 운동장애이다. 파킨슨병은 적절한 치료를 받지 않으면, 운동장애가 점점 진행하여 걸음을 걷기가 어렵게 되고 일상생활을 전혀 수행할 수 없게 된다.The main symptoms of Parkinson's disease are movement disorders such as slow motion (slow movement), tremors at rest, and muscle stiffness. If Parkinson's disease is not treated appropriately, movement disorders gradually progress, making it difficult to walk and unable to perform daily life at all.

파킨슨병의 가장 대표적인 증상인 서동증(운동느림, bradykinesia)은 움직임이 느린 상태를 의미하며, 걸음이나 손동작이 느려지는 외에도 말이 느려지고 얼굴 표정이 없어지며 세수, 화장, 목욕, 식사, 옷 입기 등 일상생활의 여러 동작이 느려지게 된다. 파킨슨병은 왼쪽 또는 오른쪽 어느 한쪽에서 먼저 시작되는 경우가 많아 환자들이 보행 시 한쪽 팔을 덜 흔드는 것이 관찰되는 경우가 많으며, 안정 시 떨림(resting tremor)은 힘을 빼고 있는 팔에서 규칙적인 떨림으로 나타나며 초기에는 본인은 손떨림을 인지하지 못하는 경우도 있다.The most common symptom of Parkinson's disease, bradykinesia, refers to a state of slow movement. In addition to slowing down steps and hand movements, speech slows down, facial expressions disappear, and daily life such as washing face, makeup, bathing, eating, and wearing clothes It slows down several operations. Parkinson's disease often begins on either the left or the right side, so patients are often observed to shake one arm less while walking. Resting tremor appears as regular tremors in the arm being relieved. In the early days, you may not be aware of the shaking of your hand.

파킨슨병을 검사함에 있어 의사가 환자의 동작을 보고 평가하는 임상척도 평가 방법이 종래부터 일반적으로 이용되고 있다. 그러나 이러한 검사 방법은 의사의 주관적인 평가에 의해 이루어지기 때문에, 평가자 개인 간 그리고 숙련도 등의 차이로 인한 객관성 저하와 미세한 변화가 반영이 안 된다는 문제점이 있다.In examining Parkinson's disease, a clinical scale evaluation method in which a doctor sees and evaluates a patient's motion has been generally used. However, since such examination method is performed by subjective evaluation of doctors, there is a problem that objectivity decreases and subtle changes due to differences in individual evaluators and skill levels are not reflected.

이러한 문제점을 극복하고 평가의 객관성을 확보하기 위한 기술들이 개발되어 파킨슨병의 평가 장치가 공개되어 있다. 하지만, 상기 평가 장치는 상당한 기간의 연속적인 생체 정보를 검출해 파킨슨병의 중증도 또는 상태 변화를 평가하고 있기 때문에, 초기 진단용으로는 적합하지 않았다. Technologies for overcoming these problems and securing objectivity of evaluation have been developed, and an evaluation apparatus for Parkinson's disease has been disclosed. However, the evaluation device is not suitable for initial diagnosis because it detects continuous biometric information for a considerable period of time to evaluate the severity or state change of Parkinson's disease.

따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 파킨슨병의 중증도를 객관화된 수치로 정량화하여 초기 진단이 가능한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.Therefore, in order to compensate for the above-described problems, the present inventors recognized that it is urgent to develop a diagnosis and evaluation device for Parkinson's disease that can be initially diagnosed by quantifying the severity of Parkinson's disease with objective values, and thus completed the present invention.

일본공개특허 제2009-291379호Japanese Patent Publication No. 2009-291379

본 발명의 목적은 IMU 센서를 이용하여 가속도 및 각속도 신호를 시간 영역과 주파수 영역에서 분석하여 데이터를 수집하고, 상기 데이터를 통해 파킨슨병 서동증의 중증도를 객관화된 수치로 정량화하여 초기 진단이 가능하고 체계적인 재활 모니터링을 가능하게 하는 가속도 및 각속도 신호를 이용한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to collect data by analyzing acceleration and angular velocity signals in the time domain and frequency domain using an IMU sensor, and quantify the severity of Parkinson's disease as an objective number through the data to enable initial diagnosis and systematically It is to provide an apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease using acceleration and angular velocity signals that enable rehabilitation monitoring.

본 발명의 다른 목적은 상기 가속도 및 각속도 신호를 이용한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 이용한 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for diagnosing and evaluating Parkinson's disease using the acceleration and angular velocity signals.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 파킨슨병 서동증의 중증도를 객관화된 수치로 정량화하여 초기 진단이 가능한 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 및 이를 이용한 평가 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Parkinson's disease dysphoria diagnosis and evaluation apparatus capable of initial diagnosis by quantifying the severity of Parkinson's dysphoria in an objective numerical value, and an evaluation method using the same.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail.

본 발명은 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 IMU 센서부; 상기 IMU 센서부에 의해 전송된 신호를 이용하여 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 각도를 이용하여 파킨슨병 서동증 진단 지표를 추출하는 지표 추출부; 및 상기 진단 지표를 이용하여 파킨슨병 서동증의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하는 계산부;를 포함하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 제공한다.The present invention includes an IMU sensor unit for outputting acceleration and angular velocity signals according to movement of a subject's thumb and index finger, converting the signal into a time domain and a frequency domain, and transmitting data to an external device; An index extraction unit for estimating movement angles of the thumb and index finger of the subject using the signal transmitted by the IMU sensor unit, and extracting a diagnosis index for Parkinson's disease using the estimated angle; And a calculation unit for extracting the severity of Parkinson's disease dysphoria as a quantified diagnosis score using the diagnostic index.

본 발명에 있어서, 상기 IMU 센서부는 피험자의 손의 움직임에 따른 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서부; 피험자의 손의 움직임에 따른 각속도 신호를 출력하는 각속도 센서부; 및 상기 가속도 센서부 및 각속도 센서부에 의해 출력된 신호를 무선 통신 신호로 변환하고, 상기 무선 통신 신호를 외부 장치로 전송하는 통신부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the IMU sensor unit includes an acceleration sensor unit for outputting an acceleration signal according to the movement of the subject's hand; An angular velocity sensor unit for outputting an angular velocity signal according to the subject's hand movement; And a communication unit that converts the signals output by the acceleration sensor unit and the angular velocity sensor unit into a wireless communication signal and transmits the wireless communication signal to an external device.

본 발명에 있어서, 상기 진단 지표는 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 각도의 변동 계수 및 상기 각도의 감소율로 이루어지는 각도 진단 지표; 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율로 이루어지는 움직임 진단 지표; 및 상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)로 이루어지는 원신호 진단 지표;인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the diagnostic index includes an angle diagnosis index consisting of an angle of movement of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the angle, and a reduction rate of the angle; A movement diagnosis index comprising a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and an increase rate of the movement period; And a magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain. And an original signal diagnosis index comprising a median frequency converted into the frequency domain.

또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for diagnosing and evaluating Parkinson's disease, which includes the following steps.

(S1) IMU 센서부에 의해 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 단계;(S1) outputting acceleration and angular velocity signals according to movements of a subject's thumb and index finger by an IMU sensor unit, converting the data into a time domain and a frequency domain, and transmitting the data to an external device;

(S2) 상기 전송된 데이터에 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 움직임 각도를 이용하여 지표 추출부에 의해 파킨슨병 서동증 진단 지표를 추출하는 단계; 및(S2) The motion angle of the subject's thumb and index finger is applied to the transmitted data by applying a low pass filter of 4 Hz to estimate a motion angle, and an index extraction unit uses the estimated motion angle. Extracting a diagnostic index for Parkinson's disease dysphoria; And

(S3) 상기 진단 지표는 계산부를 통해 파킨슨병의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하여 파킨슨병 서동증을 진단하는 단계.(S3) The diagnostic index is a step of diagnosing Parkinson's disease by extracting the severity of Parkinson's disease as a quantified diagnosis score through a calculation unit.

본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계에서 추출된 진단 지표는 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 움직임 각도의 변동 계수 및 상기 각도의 감소율로 이루어지는 각도 진단 지표; 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율로 이루어지는 움직임 진단 지표; 및 상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)로 이루어지는 원신호 진단 지표;인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the diagnostic index extracted in the step (S2) includes an angle diagnosis index consisting of an angle of movement of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the angle of movement, and a rate of decrease of the angle; A movement diagnosis index comprising a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and an increase rate of the movement period; And a magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain. And an original signal diagnosis index comprising a median frequency converted into the frequency domain.

본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계에서 추출된 파킨슨병의 중증도를 정량화된 진단 점수는 하기 [식 1]을 통해 추출되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the diagnostic score quantified the severity of Parkinson's disease extracted in the step (S3) is characterized in that it is extracted through the following [Equation 1].

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

Deg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도Deg. : Motion angle of the subject's thumb and index finger

Freg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기Freg. : Subject's thumb and index finger movement cycle

CoV(Angle) : 각도의 변동 계수CoV(Angle): Coefficient of variation of angle

CoV(Freq.) : 움직임 주기의 변동 계수CoV(Freq.): Coefficient of variation of motion period

Amp. : 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 크기Amp. : Size of angular velocity in time domain converted to time domain

본 발명에 있어서, 상기 (S3)에서 파킨슨병 서동증의 진단은 하기 [표 1]의 진단 점수에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the diagnosis of Parkinson's disease in (S3) is characterized in that it is performed by the diagnostic score of the following [Table 1].

[표 1][Table 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 장치 및 방법에서 언급된 모든 사항은 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.All matters mentioned in the above devices and methods apply equally unless contradictory to each other.

본 발명의 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 및 이의 진단 평가 방법은 IMU 센서를 이용하여 가속도 및 각속도 신호를 시간 영역과 주파수 영역에서 분석하여 데이터를 수집하고, 상기 데이터를 통해 파킨슨병 서동증의 중증도를 객관화된 수치로 정량화하여 초기 진단이 가능하고 체계적인 재활 모니터링을 가능하다.The apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease dysphoria of the present invention uses an IMU sensor to analyze acceleration and angular velocity signals in the time domain and frequency domain to collect data, and objectify the severity of Parkinson's disease dystrophy through the data. By quantifying numerically, initial diagnosis is possible and systematic rehabilitation monitoring is possible.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 대략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법을 대략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 착용하여 파킨슨병 서동증 진단 움직임을 수행 중인 사진이다.
도 4는 본 발명의 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법의 (S1) 단계에서 전송된 데이터에 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 가속도 및 각속도 신호에서 임펙트(impact) 지점을 추정한 것을 나타낸 그래프이다.
도 5는 (A) 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)의 진단 지표 값 및 (B) 상기 각도의 변동 계수, 상기 각도의 감소율, 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율의 진단 지표 값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 이용하여 파킨슨병 서동증 환자를 진단한 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram schematically showing an apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease, according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing a method for diagnosing and evaluating Parkinson's disease, according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a photograph of performing a movement for diagnosing Parkinson's disease dysphoria by wearing the apparatus for evaluating Parkinson's disease dysphoria according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 shows that the impact point in the acceleration and angular velocity signals is estimated by applying a low pass filter 4 Hz to the data transmitted in step (S1) of the method for diagnosing Parkinson's disease of the present invention. It is a graph.
5 shows (A) a motion angle of the subject's thumb and index finger, and the magnitude of the angular velocity and acceleration in the time domain converted into the time domain; And (B) a coefficient of variation of the angle, a rate of decrease of the angle, a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and A graph showing the diagnostic index value of the increase rate of the movement period.
6 is a graph showing a result of diagnosing a patient with Parkinson's disease dysphoria using the apparatus for diagnosing Parkinson's dysphagia according to a preferred embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in the present specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When a part of the specification is said to "include" a certain element, it means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless specifically stated to the contrary.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific matters, including the problems to be solved, means for solving the problems, and effects of the present invention, are included in the following examples and drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

파킨슨병 서동증 진단 평가 장치Parkinson's disease dysphoria diagnosis and evaluation device

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 대략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease, according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 IMU 센서부(100); 상기 IMU 센서부(100)에 의해 전송된 신호를 이용하여 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 각도를 이용하여 파킨슨병 서동증 진단 지표 값을 추출하는 지표 추출부(200); 및 상기 진단 지표를 이용하여 파킨슨병 서동증의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하는 계산부(300);를 포함하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치를 제공한다.Referring to FIG. 1, the present invention includes an IMU sensor unit 100 that outputs acceleration and angular velocity signals according to movements of a subject's thumb and index finger, converts the signal into a time domain and a frequency domain, and transmits the data to an external device; Index extraction unit 200 for estimating the movement angle of the subject's thumb and index finger using the signal transmitted by the IMU sensor unit 100, and extracting a Parkinson's disease diagnosis index value using the estimated angle ; And a calculation unit 300 for extracting the severity of Parkinson's disease dysphoria as a quantified diagnosis score using the diagnostic index.

상기 IMU 센서부(100)는 피험자의 손의 움직임에 따른 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서부(110); 상기 피험자의 손의 움직임에 따른 각속도 신호를 출력하는 각속도 센서부(120); 및 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 무선 통신 신호로 변환하고, 상기 무선 통신 신호를 외부 장치로 전송하는 통신부(130);로 구성될 수 있다.The IMU sensor unit 100 includes an acceleration sensor unit 110 for outputting an acceleration signal according to the movement of the subject's hand; An angular velocity sensor unit 120 for outputting an angular velocity signal according to the movement of the subject's hand; And a communication unit 130 that converts signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 into a wireless communication signal and transmits the wireless communication signal to an external device.

상기 IMU 센서부(100)는 피험자의 엄지와 검지에 부착되는 부착성을 갖는 패치, 밴드 또는 골무 형태로 제작될 수 있으며, 상기 피험자의 엄지와 검지에 부착되어 상기 피험자의 엄지와 검지에서 무작위(random)로 분리되지 않는 형태라면 이에 제한되는 것은 아니다.The IMU sensor unit 100 may be manufactured in the form of an adhesive patch, band, or thimble attached to the thumb and index finger of the subject, and is attached to the thumb and index finger of the subject and randomly from the thumb and index finger of the subject ( random) is not limited thereto.

상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)는 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환할 수 있다. 특히, 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 주파수 영역으로 변환할 때는 푸리에 변환(Fourier transform) 또는 웨이브릿 변환(wavelet transform)에 의해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 푸리에 변환에 의해 수행될 수 있다.The acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 may output acceleration and angular velocity signals according to movements of the subject's thumb and index finger, and convert the signals into time domain and frequency domain. In particular, when converting the signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 into the frequency domain, it may be performed by Fourier transform or wavelet transform. This can be done by Fourier transform.

상기 푸리에 변환이란, 함수의 근삿값을 계산하는 알고리즘으로 신호(signal)를 진동수(frequency)의 성분으로 분해(decomposition)하는 수학적 변환법을 의미한다. The Fourier transform is an algorithm that calculates an approximate value of a function and refers to a mathematical transformation method in which a signal is decomposed into a component of a frequency.

상기 웨이브릿 변환이란, 시간적으로 주파수 성분이 변하는 신호에 대하여 시간과 주파수 성분을 나타내는 변환 방법을 의미한다.The wavelet transformation refers to a transformation method for representing time and frequency components for a signal whose frequency components change over time.

상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)는 상기 시간 영역 및 주파수 영역에서 가속도 및 각속도 신호를 가속도 및 각속도의 크기로 데이터 변환될 수 있으며, 상기 가속도 및 각속도 크기는 제곱평균제곱근 속도(Root-mean square velocity, rms)의 백터 값 또는 중앙 주파수(Median Frequency) 값으로 나타낼 수 있다.The acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 may convert the acceleration and angular velocity signals into the acceleration and angular velocity data in the time domain and the frequency domain, and the acceleration and angular velocity may be the root mean square velocity ( It can be expressed as a vector value of root-mean square velocity (rms) or a median frequency value.

상기 “제곱평균제곱근 속도”는 입자들의 속도 크기의 제곱을 평균한 값을 의미한다.The “root mean square velocity” means a value obtained by averaging the squares of the velocity magnitudes of particles.

상기 통신부(130)는 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 무선 통신 신호로 변환하고, 상기 무선 통신 신호를 외부 장치로 전송할 수 있다.The communication unit 130 may convert signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 into a wireless communication signal, and transmit the wireless communication signal to an external device.

상기 무선 통신 신호는 RFID(Radio Frequency), NFC(Near Field Communication), MST(Magnetic Secure Transmission), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi) 또는 NFMI(Near Field Magnetic Induction)일 수 있다.The wireless communication signal may be Radio Frequency (RFID), Near Field Communication (NFC), Magnetic Secure Transmission (MST), Bluetooth, WiFi, or Near Field Magnetic Induction (NFMI).

상기 외부 장치는 컴퓨터, 노트북, 모바일 또는 테블릿 PC(tablet PC)일 수 있으나, 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 시각화하여 확인할 수 있는 디스플레이가 구비된 장치라면 이에 한정되는 것은 아니다.The external device may be a computer, a notebook computer, a mobile or a tablet PC, but a display capable of visualizing and confirming signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 is provided. If it is a device, it is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 지표 추출부(200)는 상기 IMU 센서부(100)에 의해 전송된 신호를 이용하여 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 각도를 이용하여 파킨슨병 서동증 진단 지표 값을 추출할 수 있다.In the present invention, the index extraction unit 200 estimates the movement angle of the thumb and index finger of the subject using the signal transmitted by the IMU sensor unit 100, and Parkinson's disease using the estimated angle. It is possible to extract the value of the diagnosis index for dysphoria.

보다 구체적으로, 상기 지표 추출부(200)는 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 추출된 가속도 및 각속도 신호를 이용하여 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 추산할 수 있다. 또한, 상기 지표 추출부(200)는 상기 추산된 움직임 각도를 이용하여 파킨슨병 서동증 진단 지표를 추출할 수 있다. More specifically, the index extraction unit 200 may estimate the motion angle of the thumb and index finger of the subject using the acceleration and angular velocity signals extracted by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120. have. In addition, the index extraction unit 200 may extract a diagnosis index for Parkinson's disease dysphoria using the estimated motion angle.

상기 진단 지표는 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 각도의 변동 계수 및 상기 각도의 감소율로 이루어지는 각도 진단 지표; 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율로 이루어지는 움직임 진단 지표; 및 상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)로 이루어지는 원신호 진단 지표;이다.The diagnostic index includes an angle diagnosis index consisting of an angle of movement of the subject's thumb and index finger, a coefficient of variation of the angle, and a reduction rate of the angle; A movement diagnosis index comprising a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and an increase rate of the movement period; And a magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain. And an original signal diagnostic index comprising a median frequency converted into the frequency domain.

본 발명에 있어서, 상기 계산부(300)는 상기 지표 추출부(200)에 의해 추출된 진단 지표를 이용하여 파킨슨병 서동증의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 계산부(300)는 하기 [식 1]을 통해 파킨슨병 서동증의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출할 수 있다.In the present invention, the calculation unit 300 may extract the severity of Parkinson's disease dysphoria as a quantified diagnosis score using the diagnostic index extracted by the index extraction unit 200. More specifically, the calculation unit 300 may extract the severity of Parkinson's disease as a diagnostic score through the following [Equation 1].

[식 1][Equation 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

Deg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도Deg. : Motion angle of the subject's thumb and index finger

Freg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기Freg. : Subject's thumb and index finger movement cycle

CoV(Angle) : 각도의 변동 계수CoV(Angle): Coefficient of variation of angle

CoV(Freq.) : 움직임 주기의 변동 계수CoV(Freq.): Coefficient of variation of motion period

Amp. : 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 크기Amp. : Size of angular velocity in time domain converted to time domain

파킨슨병 서동증 진단 평가 방법Parkinson's disease dysphoria diagnosis and evaluation method

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법을 대략적으로 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram schematically showing a method for diagnosing and evaluating Parkinson's disease, according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 하기의 단계를 포함하는 파킨슨병 서동증 진단 방법을 제공한다.The present invention provides a method for diagnosing Parkinson's disease dysphoria comprising the following steps.

(S1) IMU 센서부(100)에 의해 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 단계;(S1) outputting acceleration and angular velocity signals according to the movement of the subject's thumb and forefinger by the IMU sensor unit 100, converting the data into the time domain and the frequency domain, and transmitting the data to an external device;

(S2) 상기 전송된 데이터에 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 움직임 각도를 이용하여 지표 추출부(200)에 의해 파킨슨병 서동증 진단 지표 값을 추출하는 단계; 및(S2) The motion angle of the subject's thumb and forefinger is applied to the transmitted data by applying a low pass filter of 4 Hz to estimate a motion angle, and an index extractor 200 using the estimated motion angle. ) Extracting a diagnostic index value for Parkinson's disease; And

(S3) 상기 진단 지표를 계산부(300)를 통해 파킨슨병의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하여 파킨슨병 서동증을 진단하는 단계.(S3) Diagnosing Parkinson's disease by extracting the severity of Parkinson's disease as a quantified diagnosis score through the calculation unit 300 using the diagnostic index.

본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계는 IMU 센서부(100)에 의해 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 단계;이다. In the present invention, the step (S1) outputs acceleration and angular velocity signals according to the movement of the subject's thumb and forefinger by the IMU sensor unit 100, and converts the signal into the time domain and the frequency domain to convert the external device. Transfer to; is.

보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계는 상기 IMU 센서부(100)를 피험자의 엄지와 검지에 부착시키고, 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력한다. 그리고, 상기 출력된 가속도 및 각속도 신호는 통신부를 통해 무선 통신 신호로 변환되고, 상기 무선 통신 신호를 외부 장치로 디지털화하여 전송시킨다. More specifically, in step (S1), the IMU sensor unit 100 is attached to the subject's thumb and index finger, and an acceleration and angular velocity signal according to the movement of the subject's thumb and index finger are output. In addition, the output acceleration and angular velocity signals are converted into wireless communication signals through a communication unit, and the wireless communication signals are digitized and transmitted to an external device.

상기 IMU 센서부(100)는 피험자의 엄지와 검지에 부착되는 부착성을 갖는 패치, 밴드 또는 골무 형태로 제작될 수 있으며, 상기 피험자의 엄지와 검지에 부착되어 상기 피험자의 엄지와 검지에서 무작위(random)로 분리되지 않는 형태라면 이에 제한되는 것은 아니다.The IMU sensor unit 100 may be manufactured in the form of an adhesive patch, band, or thimble attached to the thumb and index finger of the subject, and is attached to the thumb and index finger of the subject and randomly from the thumb and index finger of the subject ( random) is not limited thereto.

상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)는 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환할 수 있다. 특히, 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 주파수 영역으로 변환할 때는 푸리에 변환(Fourier transform) 또는 웨이브릿 변환(wavelet transform)에 의해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 푸리에 변환에 의해 수행될 수 있다.상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)는 상기 시간 영역 및 주파수 영역에서 가속도 및 각속도 신호를 가속도 및 각속도의 크기로 데이터 변환될 수 있으며, 상기 가속도 및 각속도 크기는 제곱평균제곱근 속도(Root-mean square velocity, rms)의 백터 값 또는 중앙 주파수(Median Frequency) 값으로 나타낼 수 있다.The acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 may output acceleration and angular velocity signals according to movements of the subject's thumb and index finger, and convert the signals into time domain and frequency domain. In particular, when converting the signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 into the frequency domain, it may be performed by Fourier transform or wavelet transform. The acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 may convert the acceleration and angular velocity signals into the magnitude of the acceleration and angular velocity in the time domain and the frequency domain, and may be performed by Fourier transform. The acceleration and angular velocity may be expressed as a vector value of a root-mean square velocity (rms) or a median frequency value.

상기 통신부(130)는 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 무선 통신 신호로 변환하고, 상기 무선 통신 신호를 외부 장치로 전송할 수 있다.The communication unit 130 may convert signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 into a wireless communication signal, and transmit the wireless communication signal to an external device.

상기 무선 통신 신호는 RFID(Radio Frequency), NFC(Near Field Communication), MST(Magnetic Secure Transmission), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi) 또는 NFMI(Near Field Magnetic Induction)일 수 있다.The wireless communication signal may be Radio Frequency (RFID), Near Field Communication (NFC), Magnetic Secure Transmission (MST), Bluetooth, WiFi, or Near Field Magnetic Induction (NFMI).

상기 외부 장치는 컴퓨터, 노트북, 모바일 또는 테블릿 PC(tablet PC)일 수 있으나, 상기 가속도 센서부(110) 및 각속도 센서부(120)에 의해 출력된 신호를 시각화하여 확인할 수 있는 디스플레이가 구비된 장치라면 이에 한정되는 것은 아니다.The external device may be a computer, a notebook computer, a mobile or a tablet PC, but a display capable of visualizing and confirming signals output by the acceleration sensor unit 110 and the angular velocity sensor unit 120 is provided. If it is a device, it is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계는 상기 (S1) 단계에서 전송된 데이터에 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 움직임 각도를 이용하여 지표 추출부(200)에 의해 파킨슨병 서동증 진단 지표 값을 추출하는 단계;이다.In the present invention, in the step (S2), the motion angle of the subject's thumb and index finger is applied to the data transmitted in the step (S1) by applying a low pass filter of 4 Hz to estimate the motion angle, Extracting a diagnostic index value for Parkinson's disease by the index extraction unit 200 using the estimated motion angle.

상기 진단 지표는 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 각도의 변동 계수 및 상기 각도의 감소율로 이루어지는 각도 진단 지표; 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율로 이루어지는 움직임 진단 지표; 및 상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)로 이루어지는 원신호 진단 지표;이다.The diagnostic index includes an angle diagnosis index consisting of an angle of movement of the subject's thumb and index finger, a coefficient of variation of the angle, and a reduction rate of the angle; A movement diagnosis index comprising a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and an increase rate of the movement period; And a magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain. And an original signal diagnostic index comprising a median frequency converted into the frequency domain.

먼저, 상기 (S2) 단계는 상기 (S1) 단계에서 전송된 데이터에 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 움직임 각도를 추산할 수 있다.First, in step (S2), the motion angle may be estimated by applying a low pass filter of 4 Hz to the motion angle of the subject's thumb and index finger to the data transmitted in step (S1).

도 4를 참조하면, 상기 (S1) 단계에서 전송된 데이터는 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 가속도 및 각속도 신호에서 임펙트(impact) 지점을 찾는다. 상기 임펙트(impact) 지점에서의 값을 “0”으로 리셋(reset)하여 상기 가속도 및 각속도의 움직임 각도를 추정한다.Referring to FIG. 4, the data transmitted in the step (S1) applies a low pass filter of 4 Hz to find an impact point in the acceleration and angular velocity signals. The value at the impact point is reset to "0" to estimate the motion angle of the acceleration and angular velocity.

이때, 상기 임펙트 지점이란 반복되는 동작이 새롭게 시작되는 지점을 의미한다.In this case, the impact point means a point at which a repetitive operation starts newly.

다음으로, 상기 (S2) 단계는 상기 추산된 움직임 각도를 이용하여 지표 추출부(200)에 의해 파킨슨병 서동증에 대한 상기 진단 지표를 추출할 수 있다.Next, in the step (S2), the diagnostic index for Parkinson's disease dysphoria may be extracted by the index extraction unit 200 using the estimated movement angle.

도 5A를 참조하면, 상기 진단 지표에서 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)의 경우 대조군(정상인)이 실험군(파킨슨병 서동증 환자) 보다 높은 값으로 추출된다. 또한, 도 5B를 참조하면, 상기 진단 지표에서 상기 각도의 변동 계수, 상기 각도의 감소율, 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율의 경우 대조군(정상인)이 실험군(파킨슨병 서동증 환자) 보다 현저히 낮은 값으로 추출된다. Referring to FIG. 5A, the angle of movement of the thumb and index finger of the subject in the diagnostic index, the magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain; And, in the case of the median frequency converted into the frequency domain, the control group (normal person) is extracted with a higher value than the experimental group (Parkinson's disease patient). Further, referring to FIG. 5B, in the case of the coefficient of variation of the angle, the rate of decrease of the angle, the period of movement of the thumb and index finger of the subject, the coefficient of variation of the movement period, and the rate of increase of the movement period in the diagnostic index, a control group (normal person ) Is extracted with a significantly lower value than the experimental group (Parkinson's disease patients)

본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계는 상기 (S2) 단계에서 지표 추출부(200)에 의해 추출된 진단 지표는 계산부(300)를 통해 파킨슨병의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하여 파킨슨병 서동증을 진단하는 단계;이다. In the present invention, in the step (S3), the diagnostic index extracted by the indicator extraction unit 200 in the step (S2) is extracted by the calculation unit 300 to extract the severity of Parkinson's disease as a quantified diagnosis score. Diagnosing dysphagia; is.

보다 구체적으로, 상기 (S3) 단계는 상기 (S2) 단계에서 지표 추출부(200)에 의해 추출된 진단 지표를 특정 정규화 인자(Normalizing factor)와 가중치 결합을 하기 [식 1]을 통하여 최종 파킨슨병의 중증도를 정량화한 진단 점수를 추출할 수 있다.More specifically, the (S3) step is the final Parkinson's disease through the following [Equation 1] by combining the diagnostic index extracted by the index extraction unit 200 in the step (S2) with a specific normalizing factor. A diagnostic score that quantifies the severity of can be extracted.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

Deg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도Deg. : Motion angle of the subject's thumb and index finger

Freg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기Freg. : Subject's thumb and index finger movement cycle

CoV(Angle) : 각도의 변동 계수CoV(Angle): Coefficient of variation of angle

CoV(Freq.) : 움직임 주기의 변동 계수CoV(Freq.): Coefficient of variation of motion period

Amp. : 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 크기Amp. : Size of angular velocity in time domain converted to time domain

상기 [식 1]에서 특정 정규화 인자(Normalizing factor)는 Deg.에 대한 180, Freg.에 대한 2, CoV(Angle)에 대한 100, CoV(Freq.)에 대한 100, Amp.에 대한 500×π/180 및 2000이다. In the above [Equation 1], the specific normalizing factor is 180 for Deg., 2 for Freg., 100 for CoV(Angle), 100 for CoV(Freq.), 500×π for Amp. /180 and 2000.

상기 특정 정규화 인자에서 Deg.는 각도의 최대 각인 180°를 기준으로 하였으며, Freg.는 시험에 의해 설정된 최대 주기인 2초(sec)를 기준으로 하였다. 또한, 상기 특정 정규환 인자 CoV(Angle)는 백분율에 따랐으며, CoV(Freq.)는 최대 각속도 범위인 500 deg/sec를 기준으로 하여 rad 값으로 환산하였고, Amp. 최대 가속도 범위인 2000 mg을 기준으로 하여 상기 특정 정규화된 인자로 이용되었다.In the specific normalization factor, Deg. was based on the maximum angle of 180°, and Freg. was based on the maximum period of 2 seconds (sec) set by the test. In addition, the specific normal conversion factor CoV (Angle) was in accordance with a percentage, and CoV (Freq.) was converted into a rad value based on the maximum angular velocity range of 500 deg/sec, and Amp. It was used as the specific normalized factor based on the maximum acceleration range of 2000 mg.

이하, 하기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples and experimental examples. However, the following Examples and Experimental Examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these Examples and Experimental Examples.

실시예 1. 파킨슨병 서동증 진단Example 1. Diagnosis of Parkinson's Disease

1. 대상자 선정1. Select target

실험군(파킨슨병 서동증 의심환자) 16명 및 대조군(정상인) 10명으로 구성된 총 26명을 실험 최종 대상자로 하여 파킨슨병 서동증을 진단하기 위해 임상시험을 수행하였다.A total of 26 subjects, consisting of 16 experimental groups (suspected Parkinson's patients with suspicious Parkinson's disease) and 10 control subjects (normal subjects), were used as final subjects.

2. 실험 방법2. Experiment method

상기 대상자 26명의 엄지와 검지에 본 발명의 파킨슨병 서동증 진단 장치를 착용(부착)시키고, 가능한 최대의 속도와 각도로 상기 엄지와 검지를 15초 동안 반복적으로 진단 움직임을 수행하였으며, 파킨슨병 서동증의 중증도에 대한 정량화된 진단 점수를 추출하였다. 그 결과를 하기 [표 2] 및 도 6에 나타내었다. The present invention was worn (attached) to the thumb and index finger of 26 subjects, and the thumb and index finger were repeatedly diagnosed for 15 seconds at the maximum possible speed and angle. Quantified diagnostic scores for severity were extracted. The results are shown in the following [Table 2] and Fig. 6.

3. 시험 결과3. Test result

[표 2][Table 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 [표 2] 및 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 대조군(정상인)의 경우 킨슨병 서동증의 중증도에 대한 정량화된 진단 점수가 80점 이상임을 확인할 수 있다. 반면, 실험군(파킨슨병 서동증 의심환자)의 경우 16명 모두 80점 이하의 진단 점수를 받음을 확인할 수 있다.As can be seen in [Table 2] and FIG. 6, in the case of the control group (normal person), it can be confirmed that the quantified diagnostic score for the severity of Kinson's disease dysphoria was 80 or more. On the other hand, in the case of the experimental group (a suspected Parkinson's disease patient), it can be confirmed that all 16 patients received a diagnosis score of 80 or less.

상기 결과로부터, 본 발명의 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 및 이를 이용한 진단 평가 방법은 파킨슨병 서동증 환자의 초기 진단이 가능하며 현저히 높은 진단 정확성을 나타냄을 확인할 수 있다. From the above results, it can be seen that the apparatus for diagnosing and evaluating Parkinson's disease of the present invention and a diagnostic evaluation method using the same can provide an initial diagnosis of a patient with Parkinson's disease and show remarkably high diagnostic accuracy.

이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.From the above description, it will be understood that those skilled in the art belonging to the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. In this regard, the embodiments described above are illustrative in all respects, and should be understood as non-limiting.

파킨슨병 서동증 진단 평가 장치 : 1
IMU 센서부 : 100
각속도 센서부 : 110
가속도 센서부 : 120
통신부 : 130
지표 추출부 : 200
계산부 : 300
Parkinson's disease dysphoria diagnosis and evaluation device: 1
IMU sensor unit: 100
Angular velocity sensor unit: 110
Acceleration sensor unit: 120
Communication Department: 130
Indicator extraction unit: 200
Calculation: 300

Claims (7)

피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 IMU 센서부;
상기 IMU 센서부에 의해 전송된 신호를 이용하여 상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 각도를 이용하여 파킨슨병 서동증 진단 지표를 추출하는 지표 추출부; 및
상기 진단 지표를 이용하여 파킨슨병 서동증의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하는 계산부;를 포함하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치.
An IMU sensor unit that outputs acceleration and angular velocity signals according to the movement of the subject's thumb and index finger, converts the signal into a time domain and a frequency domain, and transmits the data to an external device;
An index extraction unit for estimating movement angles of the thumb and index finger of the subject using the signal transmitted by the IMU sensor unit, and extracting a diagnosis index for Parkinson's disease using the estimated angle; And
Parkinson's disease diagnosis and evaluation apparatus comprising a; calculating unit for extracting the severity of Parkinson's disease seodongjeung as a quantified diagnostic score using the diagnostic index.
제1항에 있어서,
상기 IMU 센서부는,
상기 IMU 센서부는 피험자의 손의 움직임에 따른 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서부;
피험자의 손의 움직임에 따른 각속도 신호를 출력하는 각속도 센서부; 및
상기 가속도 센서부 및 각속도 센서부에 의해 출력된 신호를 무선 통신 신호로 변환하고, 상기 무선 통신 신호를 외부 장치로 전송하는 통신부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치.
The method of claim 1,
The IMU sensor unit,
The IMU sensor unit may include an acceleration sensor unit for outputting an acceleration signal according to the movement of the subject's hand;
An angular velocity sensor unit for outputting an angular velocity signal according to the subject's hand movement; And
And a communication unit configured to convert the signals outputted by the acceleration sensor unit and the angular velocity sensor unit into a wireless communication signal and transmit the wireless communication signal to an external device.
제1항에 있어서,
상기 진단 지표는,
상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 각도의 변동 계수 및 상기 각도의 감소율로 이루어지는 각도 진단 지표;
상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율로 이루어지는 움직임 진단 지표; 및
상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)로 이루어지는 원신호 진단 지표;인 것을 특징으로 하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 장치.
The method of claim 1,
The diagnostic index,
An angle diagnosis index consisting of an angle of movement of the subject's thumb and index finger, a coefficient of variation of the angle, and a reduction rate of the angle;
A movement diagnosis index comprising a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and an increase rate of the movement period; And
The magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain; And an original signal diagnosis index consisting of a median frequency converted into the frequency domain.
(S1) IMU 센서부에 의해 피험자의 엄지와 검지의 움직임에 따른 가속도 및 각속도 신호를 출력하고, 상기 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 데이터 변환하여 외부 장치로 전송하는 단계;
(S2) 상기 전송된 데이터에 상기 피험자의 엄지와 검지의 움직임 각도를 저주파 통과 필터(Low Pass Filter) 4 Hz를 적용하여 움직임 각도를 추산하고, 상기 추산된 움직임 각도를 이용하여 지표 추출부에 의해 파킨슨병 서동증 진단 지표를 추출하는 단계;
(S3) 상기 진단 지표는 계산부를 통해 파킨슨병의 중증도를 정량화된 진단 점수로 추출하여 파킨슨병 서동증을 진단하는 단계;를 포함하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법.
(S1) outputting acceleration and angular velocity signals according to movements of a subject's thumb and index finger by an IMU sensor unit, converting the data into a time domain and a frequency domain, and transmitting the data to an external device;
(S2) The motion angle of the subject's thumb and index finger is applied to the transmitted data by applying a low pass filter of 4 Hz to estimate a motion angle, and an index extraction unit uses the estimated motion angle. Extracting a diagnostic index for Parkinson's disease dysphoria;
(S3) The diagnostic index includes a step of diagnosing Parkinson's disease dysphoria by extracting the severity of Parkinson's disease as a quantified diagnostic score through a calculation unit.
제4항에 있어서,
상기 (S2) 단계에서 추출된 진단 지표는,
상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도, 상기 각도의 변동 계수 및 상기 각도의 감소율로 이루어지는 각도 진단 지표;
상기 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기, 상기 움직임 주기의 변동 계수 및 상기 움직임 주기의 증가율로 이루어지는 움직임 진단 지표; 및
상기 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 및 가속도의 크기; 및 상기 주파수 영역으로 데이터 변환된 중앙 주파수(Median Frequency)로 이루어지는 원신호 진단 지표;인 것을 특징으로 하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법.
The method of claim 4,
The diagnostic index extracted in step (S2),
An angle diagnosis index consisting of an angle of movement of the subject's thumb and index finger, a coefficient of variation of the angle, and a reduction rate of the angle;
A movement diagnosis index comprising a movement period of the thumb and index finger of the subject, a coefficient of variation of the movement period, and an increase rate of the movement period; And
The magnitude of the angular velocity and acceleration of the time domain converted into the time domain; And an original signal diagnostic index consisting of a median frequency converted into the frequency domain.
제4항에 있어서,
상기 (S3) 단계에서 추출된 파킨슨병의 중증도를 정량화된 진단 점수는 하기 [식 1]을 통해 추출되는 것을 특징으로 하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법.
[식 1]
Figure pat00006

Deg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 각도
Freg. : 피검자의 엄지와 검지의 움직임 주기
CoV(Angle) : 각도의 변동 계수
CoV(Freq.) : 움직임 주기의 변동 계수
Amp. : 시간 영역으로 데이터 변환된 시간 영역의 각속도 크기
The method of claim 4,
The diagnostic score for quantifying the severity of Parkinson's disease extracted in the step (S3) is extracted through the following [Equation 1].
[Equation 1]
Figure pat00006

Deg. : Motion angle of the subject's thumb and index finger
Freg. : Subject's thumb and index finger movement cycle
CoV(Angle): Coefficient of variation of angle
CoV(Freq.): Coefficient of variation of motion period
Amp. : Size of angular velocity in time domain converted to time domain
제4항에 있어서,
상기 (S3)에서 파킨슨병 서동증의 진단은 하기 [표 1]의 진단 점수에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 파킨슨병 서동증 진단 평가 방법.
[표 1]
Figure pat00007

The method of claim 4,
In (S3), the diagnosis of Parkinson's dysphagia is performed by the diagnostic score of the following [Table 1].
[Table 1]
Figure pat00007

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