Metodologia para avaliação objetiva da Bradicinesia na doença de parkinson

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Luiz, Luiza Maire David
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35527
http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.344
Resumo: A doença de Parkinson (DP) é um distúrbio neurodegenerativo potencialmente devastador e multifatorial, ligado a fatores genéticos e ambientais, que comprometem funções motoras e não motoras. Uma das dificuldades em avaliar o progresso da DP é relativa ao tempo prolongado para aplicação das avaliações clínicas e questionários, a complexidade e heterogeneidade dos comprometimentos motores e a necessidade de uma análise especializada. A bradicinesia é um dos sinais motores da doença de Parkinson, caracterizada pela lentidão na execução dos movimentos, prejudicando vários aspectos, como lentidão no tempo de reação para iniciar movimentos, diminuição da amplitude de movimento ao longo da execução das tarefas, tempo prolongado para alterar o padrão motor, fadiga rápida na execução de tarefas prolongadas e diminuição do ritmo durante as atividades. A avaliação da severidade da bradicinesia pode ser influenciada pelo tempo de experiência do examinador, pela colaboração do paciente, bem como pela variabilidade de resultados interexaminadores. A Movement Disorder Society (MDS) evidenciou a necessidade de desenvolvimento e validação de tecnologias para avaliação remota da condição motora das pessoas com a DP. Neste sentido, esta pesquisa apresenta duas estratégias distintas para a avaliação da bradicinesia, sendo elas; (i) a avaliação remota da bradicinesia e análise da concordância e correlação intra e interexaminadores, e (ii) a avaliação objetiva da bradicinesia por meio de sensores inerciais, com o objetivo de discriminar as componentes lentidão, amplitude e ritmo. Para alcançar o primeiro objetivo (i) foi traçada uma estratégia onde uma equipe de mediação executou a avaliação clínica pela MDS-UPDRS (Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale), gravou e editou todos os vídeos, para posteriormente disponibilizar para 14 avaliadores com tempo de experiência variados, entre 3 e 10 anos, na avaliação da DP, avaliarem 12 indivíduos com DP. Para os confrontos inter e intraexaminadores os métodos de correlação tau de Kendall, Cohen Kappa, Coeficiente de correlação interclasse (ICC) e o método Bland-Altman foram aplicados nas comparações pareadas entre avaliadores. Os resultados obtidos por esta metodologia mostraram melhor correlação entre avaliadores com alta experiência. A dificuldade nas avaliações pode ser influenciada pela falta de treinamento e pela dificuldade em usar escalas clínicas de forma consistente. Os confrontos de correlação também revelaram uma baixa concordância por inexperiência e examinadores mal treinados. Apesar das falhas nas avaliações clínicas, um grande número de avaliadores clínicos, usando métodos cegos e escalas de avaliação padrão ouro, fornecem uma “verdade fundamental” mais robusta da avaliação da bradicinesia. Destaca-se aqui que toda a execução desse estudo só foi possível devido ao cumprimento do protocolo pelo grupo mediador. A eficácia e viabilidade da telemedicina durante a pandemia de COVID-19, afinal é considerada um avanço na assistência médica, possibilitando acesso remoto, até fora do contexto pandêmico. No segundo objetivo da tese (ii), buscou-se avaliar as componentes da bradicinesia: lentidão, amplitude e ritmo, extraídas a partir dos sinais inerciais. O protocolo experimental consistiu em realizar as tarefas de pinça, abrir e fechar a mão, pronação e extensão e flexão e extensão e para tal, foram posicionados sensores inerciais em pontos estratégicos da extremidade do membro superior para a análise dos movimentos e quantificação. Realizaram esse protocolo, 15 indivíduos com doença de Parkinson e 15 indivíduos hígidos com sexo e idade pareada. O processamento dos sinais foi realizado no ambiente do software R e três métodos de extração de características foram utilizados. O algoritmo SFA (Slow Feature Analysis) foi aplicado para extrair a característica de lentidão; foi criado um índice pra extrair a amplitude, baseado na amplitude total e amplitude interquartílica e o ritmo foi quantificado pelo coeficiente de variação. Os índices das componentes foram correlacionados com a avaliação clínica e também métricas estatísticas de comparação intergrupos. Os resultados obtidos indicam que as correlações entre os índices das componentes da bradicinesia e as avaliações clínicas resultaram em correlações fortes entre -0,9 e -0,8 para a amplitude e lentidão, respectivamente. E para as comparações intergrupos, para os três índices, os resultados apresentaram diferença estatisticamente significativa. Com o estudo, pode-se concluir que as ferramentas escolhidas para extrair as características dos sensores inerciais, além de apresentarem-se como uma inovação na forma de processamento, foram adequadas e eficientes na discriminação das componentes da bradicinesia.
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spelling 2022-08-18T12:30:11Z2022-08-18T12:30:11Z2022-06-30Luiz, Luiza Maire David. Metodologia para a avaliação objetiva da bradicinesia na doença de Parkinson. 2022. 128 f. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.344https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35527http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.344A doença de Parkinson (DP) é um distúrbio neurodegenerativo potencialmente devastador e multifatorial, ligado a fatores genéticos e ambientais, que comprometem funções motoras e não motoras. Uma das dificuldades em avaliar o progresso da DP é relativa ao tempo prolongado para aplicação das avaliações clínicas e questionários, a complexidade e heterogeneidade dos comprometimentos motores e a necessidade de uma análise especializada. A bradicinesia é um dos sinais motores da doença de Parkinson, caracterizada pela lentidão na execução dos movimentos, prejudicando vários aspectos, como lentidão no tempo de reação para iniciar movimentos, diminuição da amplitude de movimento ao longo da execução das tarefas, tempo prolongado para alterar o padrão motor, fadiga rápida na execução de tarefas prolongadas e diminuição do ritmo durante as atividades. A avaliação da severidade da bradicinesia pode ser influenciada pelo tempo de experiência do examinador, pela colaboração do paciente, bem como pela variabilidade de resultados interexaminadores. A Movement Disorder Society (MDS) evidenciou a necessidade de desenvolvimento e validação de tecnologias para avaliação remota da condição motora das pessoas com a DP. Neste sentido, esta pesquisa apresenta duas estratégias distintas para a avaliação da bradicinesia, sendo elas; (i) a avaliação remota da bradicinesia e análise da concordância e correlação intra e interexaminadores, e (ii) a avaliação objetiva da bradicinesia por meio de sensores inerciais, com o objetivo de discriminar as componentes lentidão, amplitude e ritmo. Para alcançar o primeiro objetivo (i) foi traçada uma estratégia onde uma equipe de mediação executou a avaliação clínica pela MDS-UPDRS (Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale), gravou e editou todos os vídeos, para posteriormente disponibilizar para 14 avaliadores com tempo de experiência variados, entre 3 e 10 anos, na avaliação da DP, avaliarem 12 indivíduos com DP. Para os confrontos inter e intraexaminadores os métodos de correlação tau de Kendall, Cohen Kappa, Coeficiente de correlação interclasse (ICC) e o método Bland-Altman foram aplicados nas comparações pareadas entre avaliadores. Os resultados obtidos por esta metodologia mostraram melhor correlação entre avaliadores com alta experiência. A dificuldade nas avaliações pode ser influenciada pela falta de treinamento e pela dificuldade em usar escalas clínicas de forma consistente. Os confrontos de correlação também revelaram uma baixa concordância por inexperiência e examinadores mal treinados. Apesar das falhas nas avaliações clínicas, um grande número de avaliadores clínicos, usando métodos cegos e escalas de avaliação padrão ouro, fornecem uma “verdade fundamental” mais robusta da avaliação da bradicinesia. Destaca-se aqui que toda a execução desse estudo só foi possível devido ao cumprimento do protocolo pelo grupo mediador. A eficácia e viabilidade da telemedicina durante a pandemia de COVID-19, afinal é considerada um avanço na assistência médica, possibilitando acesso remoto, até fora do contexto pandêmico. No segundo objetivo da tese (ii), buscou-se avaliar as componentes da bradicinesia: lentidão, amplitude e ritmo, extraídas a partir dos sinais inerciais. O protocolo experimental consistiu em realizar as tarefas de pinça, abrir e fechar a mão, pronação e extensão e flexão e extensão e para tal, foram posicionados sensores inerciais em pontos estratégicos da extremidade do membro superior para a análise dos movimentos e quantificação. Realizaram esse protocolo, 15 indivíduos com doença de Parkinson e 15 indivíduos hígidos com sexo e idade pareada. O processamento dos sinais foi realizado no ambiente do software R e três métodos de extração de características foram utilizados. O algoritmo SFA (Slow Feature Analysis) foi aplicado para extrair a característica de lentidão; foi criado um índice pra extrair a amplitude, baseado na amplitude total e amplitude interquartílica e o ritmo foi quantificado pelo coeficiente de variação. 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One difficulty in evaluating the PD progress is related to the prolonged time for clinical assessments and questionnaires application, the complexity and heterogeneity of motor impairments and the need for a specialized analysis. Bradykinesia is a Parkinson's disease symptoms, characterized as the slowness in the execution of movements, such as the reaction time to start the movements, the increase the range of movement during the execution of the tasks time for the duration of the motor pattern, the rapid fatigue in performing prolonged tasks and changing rhythm during activities. The assessment of bradykinesia severity can be influenced by the examiner's time of experience, by the patient's cooperation, as by the variability of inter-examiner results. The Movement Disorder Society (MDS) highlighted the need to develop and validate technologies for remote assessment of motor condition in PD. In this sense, this research presents two distinct strategies for the bradykinesia assessment, which are: (i) intra and inter-rater remote assessment of bradykinesia in Parkinson's disease and (ii) objective assessment, using inertial sensors, with the aim of discriminating the bradykinesia components: slowness, amplitude and rhythm. To the first objective (i), a mediation team performed and recorded the clinical evaluation MDS-UPDRS (Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale) and edited all the videos, to later available the videos to 14 evaluators with varying experience, between 3 and 10 years, in Parkinson's disease evaluation. For intra and inter-rater analysis, statistical methods were applied between evaluations, Cohen's Kappa, intraclass coefficient correlation (ICC) and the Bland-Altman method. The correlation results obtained between experience raters are strong. Difficulty in clinical assessments can be influenced by lack of training and difficulty using clinical scales. Correlation matches also revealed low agreement due inexperience and poorly trained examiners. Despite flaws in clinical assessments, a large number of clinical raters, using blinded methods and gold standard rating scales, provide a more robust “fundamental truth” of bradykinesia assessment. It is important to highlight that the entire study execution was only possible due the mediator group compliance with the protocol. The effectiveness and feasibility of telemedicine during the COVID-19 pandemic is considered a breakthrough in medical care, enabling remote access, even outside the pandemic context. In the second objective of thesis (ii), the aim was to evaluate the bradykinesia components: slowness, amplitude and rhythm, extracted from inertial signals. The experimental protocol consisted of four tasks perform: finger tapping, open and close the hand, pronation and supination and flexion and extension. For that, inertial sensors were positioned at the upper limb for movements analysis. Fifteen individuals with Parkinson's disease and fifteen healthy individuals with matched sex and age performed this protocol. Signal processing was performed in R software and three feature extraction methods were used. The algorithm SFA (Slow Feature Analysis) was applied to extract the slowness characteristic. An index was created to extract the amplitude, based on the total amplitude and interquartile amplitude, and the rhythm was quantified by the variation coefficient. The component indices were correlated to the clinical assessment and statistical metrics for inter-group comparison. The obtained results indicate strong correlations between the bradykinesia components and clinical assessments, between -0.9 and -0.8 for amplitude and slowness, respectively. And for intergroup comparisons, the three indices showed a statistically significant difference. With this study, it can be concluded that the processing tools chosen to extract the characteristics of the inertial sensors were adequate, innovated and efficient in the discrimination of the components of bradykinesia.Tese (Doutorado)porUniversidade Federal de UberlândiaPrograma de Pós-graduação em Engenharia ElétricaBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICAEngenharia ElétricaEngenharia biomédicaCérebro - DoençaMal de parkinsonBradicinesiaDoença de ParkinsonAvaliação remotaComponentes da bradicinesiaBradykinesiaParkinson’s diseaseRemote evaluationBradykinesia componentsMetodologia para avaliação objetiva da Bradicinesia na doença de parkinsonMethodology for objective assessment of Bradykinesia in Parkinson's diseaseinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisAndrade, Adriano de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/1229329519982110Souza, Luciane Aparecida Pascucci Sande dettp://lattes.cnpq.br/7897091763745373Bastos Filho, Teodiano Freirehttp://lattes.cnpq.br/3761585497791105Dionisio, Valdeci Carloshttp://lattes.cnpq.br/1989772308502986Naves, Eduardo Lázaro Martinshttp://lattes.cnpq.br/5450557733379720http://lattes.cnpq.br/7650502090462150Luiz, Luiza Maire David128117455967info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFUORIGINALMetodologiaAvaliaçãoObjetiva.pdfMetodologiaAvaliaçãoObjetiva.pdfapplication/pdf7738638https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/35527/3/MetodologiaAvalia%c3%a7%c3%a3oObjetiva.pdf89848b3870dc607734c673ce2c2ad7d1MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81792https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/35527/4/license.txt48ded82ce41b8d2426af12aed6b3cbf3MD54TEXTMetodologiaAvaliaçãoObjetiva.pdf.txtMetodologiaAvaliaçãoObjetiva.pdf.txtExtracted texttext/plain189650https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/35527/5/MetodologiaAvalia%c3%a7%c3%a3oObjetiva.pdf.txt44687132d2611e33c7a04a560aa87b25MD55THUMBNAILMetodologiaAvaliaçãoObjetiva.pdf.jpgMetodologiaAvaliaçãoObjetiva.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1222https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/35527/6/MetodologiaAvalia%c3%a7%c3%a3oObjetiva.pdf.jpge29ba3ca51ee993b7acf4503c477eaa4MD56123456789/355272022-08-19 03:16:00.647oai:repositorio.ufu.br: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Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2022-08-19T06:16Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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