Bewegungsanalyse bei Parkinson-Patienten
Die tiefe Hirnstimulation (THS) hat sich als hochwirksame Behandlungsmethode für Symptome im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit (PD) erwiesen. Insbesondere vor, während und nach der Operation ist die Beurteilung des Schweregrads von Tremor wichtig, um den Zustand der Patient*innen mit und ohne THS zu bewerten und klinische Veränderungen zu quantifizieren.
Aktuelle Methoden wie die Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) sind hauptsächlich semiquantitativ. Dabei basieren klinische Bewertungsskalen auf ordinalen Bewertungen, die auf beschreibenden Begriffen wie „leicht”, „mittel” und „schwer” beruhen.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Systems, das auf einem am Handgelenk des Patienten befestigten Beschleunigungsmesser basiert und den Zustand der Patientin quantitativ bewertet.
Methoden
Wir entschieden uns für den Freescale ZSTAR3 Sensor (digitaler 3D-Achsen-Beschleunigungsmesser), da die mitgelieferte Software mehrere Datenspeicherformate unterstützt und eine drahtlose Datenübertragung ermöglicht. Um den Sensor zu schützen und eine Befestigung am Handgelenk der Patient*innen zu ermöglichen, entwarfen wir ein spezielles Gehäuse, das wir mit Rapid Prototyping druckten. Die am besten geeignete Abtastfrequenz betrug 60 Hz. Darüber hinaus entwickelten wir eine Software (Java), um die gemessenen Daten auszulesen und zu konvertieren. Für jede Messung berechneten wir das Integral (Ableitung zwischen 0,6 und 16 Hz), die mittlere Ableitung und die Summe der Produkte aus jeder Ableitung und Frequenz.
Um die Reaktionsfähigkeit des Systems zu testen, führten wir zunächst Messungen mit einem Hydropulser durch, d. h. mit definierten Bewegungen. Anschliessend führten wir Messungen an einem Patienten vor und nach einer DBS-Operation durch und verglichen die Ergebnisse.
Diskussion
Der entworfene Fall mit seiner Fixierung hat sich für diese Art von Messungen als geeignet erwiesen. Die Tests zeigten, dass sich der Sensor einfachbedienen lässt und die entwickelte Software zufriedenstellend funktioniert. Die Frequenzanalyse der Patientendaten bestätigte eindeutig die Verringerung des Tremors während der Stimulation im Vergleich zu den präoperativen Messungen.
Im nächsten Schritt soll die Datenanalyse verfeinert und nach weiteren quantitativen Parametern gesucht werden, um neben dem Tremor weitere pathologische Bewegungen von Parkinson-Patienten zu identifizieren. Langfristig sollte ein solches System dazu dienen, die klinische Bewertung um quantitative Informationen über die Verbesserung des Zustands der Patiemt*innen zu ergänzen.
Nächste Schritte
- Verfeinerung der Bewegungsmusteranalyse
- Verbesserung der intraoperativen Visualisierung der Patientendaten während des DBS-Implantationsverfahrens
Projektdetails
- Typ
- Forschungsprojekt
- Forschungsfeld
- Methoden und Systeme für die neuronale Stimulation
- Hochschule/Institut
- Hochschule für Life Sciences FHNW / Institut für Medizintechnik und Medizininformatik
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