Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/29303
Title: Neuroengineering Contributions in Parkinsonic Tremor Characterization Using Accelerometry and Surface Electromyography
Authors: Leal, Adriana Costa 
Orientador: Pascoal-Faria, Paula
Castelo-Branco, Miguel
Keywords: Engenharia biomédica; Ciências da saúde; Neurologia; Doença de parkinson; Tecnologia; Tremor; Acelermetria; Electromiografia
Issue Date: Feb-2015
Citation: Leal, Adriana Costa / Neuroengineering Contributions in Parkinsonic Tremor Characterization Using Accelerometry and Surface Electromyography
Abstract: A Doen ca de Parkinson (DP) est a associada a uma perda de neur onios produtores de dopamina no sistema nigroestriatal. Por consequ^encia, a organiza c~ao temporal da actividade motora cortical durante a contrac c~ao muscular e planeamento e execu c~ao de movimento vai ser afectada. Dist urbios no sistema dopamin ergico podem levar a manifesta c~ao de sintomas motores tais como movimentos oscilat orios involunt arios (tremor), bradicinesia, rigidez muscular e instabilidade postural e tamb em d e ces cognitivos. O tremor na DP pode ocorrer numa posi c~ao de repouso ou de postura, ou em ambas as situa c~oes. Os tremores de repouso e postural podem sobrep^or-se na frequ^encia. V arios estudos t^em evidenciado que o tremor de repouso se manisfesta no intervalo de 4 a 6 Hz. Por outro lado, o tremor postural revelase tipicamente na gama de 5 a 12 Hz, o que torna dif cil distinguir ambos os tipos de tremor em termos da distribui c~ao de frequ^encias. Este estudo apresenta uma an alise comportamental quantitativa dos tremores de repouso e postural na DP associada a um estudo de imagem por resson^ancia magn etica functional (fMRI em ingl^es). O objectivo e implementar algoritmos que consigam caracterizar a frequ^encia e amplitude do tremor na DP manifestado quando e realizada uma tarefa em que a posi c~ao do bra co do participante alterna entre o repouso e a postura. Para avaliar e quanti car o tremor durante a realiza c~ao da tarefa foram adquiridos simultaneamente sinais de acelerometria e electromiogra a de superf cie (sEMG). Estas duas t ecnicas t^em sido frequentemente utilizadas para detectar e quanti car o tremor na DP. A tarefa foi realizada seis vezes em cada sess~ao sendo que em tr^es delas foi adicionado um peso a cada pulso do participante. Este estudo preliminar incluiu tr^es doentes parkins onicos idiop aticos. Na an alise o -line, os sinais de acelerometria e sEMG foram ltrados removendo assim os artefactos introduzidos pelo pulso de radiofrequ^encias e pelos gradientes de campo magn etico aplicados durante a acquisi c~ao das imagens funcionais. De seguida, procedeu-se a inspec c~ao do espectro de frequ^encias por forma a avaliar as altera c~oes a n vel de amplitude e frequ^encia ao longo da realiza c~ao da tarefa. Foram calculados par^ametros tais como picos de pot^encia e xiii frequ^encia correspondente e pot^encia total do espectro para cada um dos segmentos da tarefa (em repouso e na postura). O envelope do sinal foi tamb em avaliado e a area abaixo do envelope foi determinada para cada segmento da tarefa. Foram tamb em determinados os intervalos em que h a tremor para cada sinal, sendo essa informa c~ao utilizada numa an alise multi-estudos que aplica o Modelo Linear Geral (GLM, em ingl^es). Foi ainda realizada uma an alise adicional com o objectivo de perceber quais as bandas de frequ^encia que mais contribuem para a pot^encia do sinal. As gamas de frequ^encia podem tamb em ser correlacionadas com as altera c~oes observadas no sinal BOLD (Blood Oxygen Level Dependent). Os resultados con rmaram que a manuten c~ao dos bra cos numa posi c~ao postural origina um aumento consider avel da amplitude do tremor, comparando com a posi c~ao de repouso. Os gr a cos da frequ^encia em fun c~ao da amplitude mostraram picos distintos no intervalo de frequ^encias de 5 a 12 Hz. Nomeadamente, num dos doentes foram identi cados picos de pot^encia pr oximos de 5 Hz nos segmentos de postura. Foram ainda identi cados segundos picos perto de 10 Hz. Estes ultimos est~ao ausentes nos gr a cos dos segmentos de postura para os outros dois doentes. O estudo de uma popula c~ao maior e homog enea vai esclarecer que tipo de tremor, postural ou reemergente, d a origem aos picos identi cados, sendo que ambos os tremores podem co-existir na mesma gama de frequ^encias. Aumentar o n umero de participantes vai permitir estudar o efeito da introdu c~ao de um peso durante a tarefa, o que se veri cou que n~ao resultar em altera c~oes consider aveis na amplitude do tremor. A metodologia de processamento de sinal desenvolvida ao longo desta tese teve como objectivo analisar sinais de acelerometria e electromiogra a de superf cie adquiridos dentro de um scanner de resson^ancia magn etica. Foram ainda calculados par^ametros que possibilitam a distin c~ao dos tremores de repouso e postural. Adicionalmente, a obten c~ao simult^anea de imagens funcionais pode revelar informa c~ao acerca das regi~oes do c erebro que s~ao activadas quando diferentes tarefas concebidas para modular o tremor s~ao executadas. Combinar a informa c~ao fornecida pelas tr^es t ecnicas, acelerometria, sEMG e fMRI pode ser determinante na caracteriza c~ao e separa c~ao dos tremores da DP e tamb em na identi ca c~ao dos circuitos cerebrais que os desencadeiam. Palavras-chave: Doen ca de Parkinson, Tremor, Acelerometria, Electromiogra a de Superf cie, Imagem por Resson^ancia Magn etica Funcional
URI: http://hdl.handle.net/10316/29303
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Física - Teses de Mestrado

Show full item record

Page view(s)

149
checked on Sep 15, 2020

Download(s) 50

263
checked on Sep 15, 2020

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.