Алгоритм детектирования тремора головы по данным видеокамеры смартфона системы биомедицинского мониторинга

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Современные условия требуют от человечества активной цифровизации в различных сферах деятельности и быта, что способствует ускорению выполнения задач и упрощению процессов. Самостоятельная диагностика позволяет находить симптомы, что может стать основанием для обращения к медицинским специалистам, что особенно важно в критических ситуациях, когда на кону стоит жизнь. Таким образом, очевидно, что разработка таких систем является актуальной задачей. В данном случае тремор головы играет особую роль, так как он может свидетельствовать о наличии болезни Паркисона или рассеянного склероза. Цель данной работы – разработать модуль определения наличия тремора головы, пригодный для внедрения в решения, предназначенные для смартфонов. В работе используется метод, основанный, на анализе данных оптического датчика, которым является камера фронтальной части смартфона. Метод базируется на применении открытой модели машинного обучения ML Kit, которая отвечает за распознавание лиц, а также на специально разработанном алгоритме для обработки результатов. Испытания показали точность 0,92 по метрике accuracy. Данный метод предлагает новый подход к обнаружению тремора головы и подчеркивает эффективность применения стандартной модели ML Kit для решения подобных задач на смартфонах, что также позволяет использовать его в рамках крупной биомедицинской системы диагностики.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Антон Александрович Егорчев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: anton@egorchev.ru

кандидат технических наук; директор, Институт вычислительной математики и информационных технологий

Россия, Казань, Республика Татарстан

Дмитрий Евгеньевич Чикрин

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: dmitry.kfu@ya.ru
ORCID iD: 0000-0003-1358-8184

доктор технических наук; директор, Институт искусственного интеллекта, робототехники и системной инженерии

Россия, Казань, Республика Татарстан

Дмитрий Михайлович Пашин

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: dmitry.m.pashin@gmail.com

доктор технических наук; проректор по цифровой трансформации и инновационной деятельности

Россия, Казань, Республика Татарстан

Адель Фердинандович Фахрутдинов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: timvaz@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-7520-9223

аспирант, Институт физики

Россия, Казань, Республика Татарстан

Список литературы

  1. Федорович А.А., Горшков А.Ю., Королев А.И., Драпкина О.М. Смартфон в медицине – от справочника к диагностической системе. Обзор современного состояния вопроса // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. № 9. С. 66–74.
  2. Vu J., Cisneros E., Lee H., Le L. et al. Head tremor in cervical dystonia: Quantifying severity with computer vision // Journal of the Neurological Sciences. 2022. № 434. С. 120–154. doi: 10.1016/j.jns.2022.120154.
  3. Elble R., Hellriegel H., Raethjen J., Deuschl G. Assessment of head tremor with accelerometers versus gyroscopic transducers // Movement Disorders Clinical Practice. 2016. No. 4. Pp. 205–211.
  4. Liu W., Lin X., Chen X., Wang Q. Vision-based estimation of MDS-UPDRS scores for quantifying Parkinson’s disease tremor severity // Medical Image Analysis. 2023. No. 85. Pp. 637–647.
  5. Elble R., Ondo W. Tremor rating scales and laboratory tools for assessing tremor // Tremor and Other Hyperkinetic Movements. 2022. No. 435. Pp. 1–10.
  6. Elble R., McNames J. Using portable transducers to measure tremor severity // Tremor and Other Hyperkinetic Movements. 2016. No. 6. Pp. 1–12.
  7. Фролов С.В., Горбунов А.В., Потлов А.Ю. Регистрация и анализ тремора с помощью детектора движения на основе веб-камеры // Биомедицина. 2012. № 2. С. 80–83.
  8. Говорова Т.Г., Таппахов А.А., Попова Т.Е., Антипина У.Д. Тремор: классификация, клиническая характеристика // Consilium Medicum. 2018. № 9. С. 95–100.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Структурная схема системы определения тремора головы

Скачать (87KB)
3. Рис. 2. GUI запуска окна проведения процедуры измерений

Скачать (139KB)
4. Рис. 3. Визуальная индикация в GUI процесса анализа видеоданных

Скачать (54KB)
5. Рис. 4. Алгоритм анализа контуров лица, представленный в виде блок- схемы

Скачать (224KB)