基于视频的帕金森病腿部敏捷性量化及其与上肢运动功能障碍的关系

《npj Parkinson's Disease》：Video-based quantification of leg agility in Parkinson’s disease and its relationship to upper extremity motor impairments

　　

摘要

运动迟缓是帕金森病（PD）的标志性症状。目前的临床评估易受评估者间差异的影响，且仅提供单一的序数严重度评分。在此，我们提出了一种基于计算机视觉的框架，用于从腿部敏捷性测试的视频录像中量化不同的运动特征，包括缓慢（运动迟缓）、幅度减小（运动减少）、进行性递减（顺序效应）和不规则性（犹豫-停顿）。我们使用个性化帕金森项目中443名参与者提供的3097个视频录像的大规模数据集验证了该方法。我们证明，反映运动迟缓、运动减少和犹豫-停顿的特征在临床严重度评级之间存在显著差异，而顺序效应特征未显示一致差异。此外，采用带有方差最大化旋转的主成分分析的数据驱动分析揭示，除四个传统领域外，可能还需要两个额外的特征维度才能充分表征腿部敏捷性测试中的运动异常。我们还探索了指尖敲击（远端上肢任务）与腿部敏捷性（近端下肢任务）之间的关系。分析表明，上肢和下肢任务为帕金森病运动障碍提供了差异性见解，且最轻和最重侧之间的不对称性在上肢更为明显。本工作突出了基于视频的评估在客观表征帕金森病运动障碍方面的能力，有潜力支持门诊评估和居家远程监测。未来工作将研究对药物的反应性和疾病的纵向进展。