Aplicação do Leap Motion na avaliação da doença de Parkinson

Abstract

O principal objetivo deste trabalho consistiu na avaliação do dispositivo Leap Motion Controller (LMC) enquanto técnica auxiliar de diagnóstico da doença de Parkinson (PD). Inicialmente, analisou-se a exatidão e precisão em condições estáticas e dinâmicas, estimadas pelo desvio padrão amostral e o valor RMSE, respetivamente. Em ambientes estáticos obteve-se uma precisão inferior a 0,85 mm, e verificou-se uma correlação positiva fraca entre a precisão e a distância entre o LMC e o fantoma. Em situações dinâmicas, a precisão foi inferior 1,2 mm. Na generalidade dos dados, verificou-se uma precisão melhor nos eixos segundo x e z, em detrimento do eixo segundo y.Relativamente à exatidão, em movimentos lineares obtiveram-se resultados inferiores a 2,37 mm e em rotações inferiores a 3°. Ainda, obteve-se um coeficiente de correlação de 1 entre ângulos esperados e obtidos, calculando-se uma reta de calibração para rotações em torno de z.Posteriormente, desenvolveram-se 3 interfaces interativas que possibilitaram a simulação de técnicas médicas de despiste do tremor de repouso, do tremor postural e da bradicinésia, sintomas muito frequentes da PD. Apresentaram-se os 3 testes a uma amostra da população saudável (31 indivíduos) e a 1 doente diagnosticado com PD. Relativamente ao domínio das frequências, demonstrou-se que o intervalo entre 0,5 e 3,5 Hz é o representativo do tremor de repouso e do tremor postural no grupo de controlo. No que concerne à bradicinésia, verificou-se que as frequências dominantes para indivíduos saudáveis distribuíram-se entre 1,2 e 3,7 Hz. Ainda, na avaliação da bradicinésia constatou-se que o doente apresentou alterações significativas na maioria dos parâmetros analisados. Assim, demonstrou-se que este sintoma poderá ser analisado sob efeitos farmacológicos. Por fim, concluiu-se que o LMC tem potencial para a deteção dos sintomas da PD. Contudo, mais estudos em indivíduos saudáveis e diagnosticados com PD são requeridos.

The main goal of this study is to evaluate the Leap Motion Controller’s (LMC) capabilities to develop a new method for the assessment of Parkinson's Disease (PD). First, the device was tested to calculate its accuracy and precision in static and dynamic conditions, estimated using the sample’s standard deviation and the RMSE value, respectively. In static environments the precision values were under 0.85mm, with verifiable weak positive correlation between the precision and the distance between the LMC and the phantom. In dynamic environments, the precision values were under 1.2 mm. In most cases, the precision was better in x and z axis, when compared to the y axis.Regarding the accuracy, the results were under 2.37 mm in linear motions and rotations under 3°. The Spearman correlation coefficient was 1 between the expected and obtained angles, leading to a calibration line for rotations on the z axis.Three interactive interfaces that allow the simulation of medical techniques were developed. These applications assessed the bradykinesia and the rest and postural tremor, which are PD’s common symptoms. The tests were conducted on a sample of 31 healthy individuals and one patient diagnosed with PD. In the frequency domain, it was proven that the interval between 0.5 and 3.5 Hz was characteristic to the control group’s rest and postural tremors. Regarding the bradykinesia, the results showed that the dominating frequencies for healthy individuals were distributed between 1.2 and 3.7 Hz. Furthermore, the patient had significant changes in a great part of the analysed parameters regarding the bradykinesia’s evaluation. Therefore, it was proven that this symptom may be analysed under pharmacologic effects. The data obtained from the healthy part of the study group was within the established values, which may suggest that the LMC can be used to detect the symptoms of PD, although, some more study group tests are advisable.