تحلیل سرعت‌های مختلف انجام حرکت دست‌رسانی با استفاده از آنالیز کمّی بازگشتی و کمّی‌کننده‌های غیرخطی

نویسندگان

1 گروه مغز و اعصاب - دانشکده پزشکی - دانشگاه علوم پزشکی مشهد

2 گروه مهندسی پزشکی - واحد علوم و تحقیقات - دانشگاه آزاد اسلامی

3 گروه فیزیک و مهندسی پزشکی - دانشکده پزشکی - دانشگاه علوم پزشکی تهران ; مرکز تحقیقات فناوریهای بیومدیکال و رباتیک - دانشگاه علوم پزشکی تهران

doi
چکیده

استفاده از روش‌های غیرخطی در پردازش سیگنال‌های حیاتی به‌دلیل ماهیت غیرخطی سیستم‌های بیولوژیکی مولد این سیگنال‌ها مورد توجه قرارگرفته است. از جمله این روش‌ها، نمودارهای بازگشتی است که بازنمایی گرافیکی و کیفی از پویایی موجود در سیگنال را فراهم می‌آورند. حرکت مهارتی دست‌رسانی از جمله فعالیت‌های مهم حرکتی در طول زندگی بشر به‌شمار می‌آید. علی‌رغم توانمندی روش‌های غیرخطی، استفاده از آن در تحلیل سیگنال الکترومایوگرام طی حرکت دسترسانی، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، در این مقاله برای طبقه‌بندی سرعت‌های مختلف در انجام این حرکت در صفحه افقی، سعی شده است علاوه بر تولید ساختارهای کیفی نمودارهای بازگشتی، تغییرات پویای سیگنال الکترومایوگرام طی انجام پروتکل ثبت، کمّی‌سازی گردد. به‌این منظور از شاخص‌های آنالیز کمّی بازگشتی به همراه کمّی‌کننده‌های غیرخطی شامل نمای لیاپانوف و بُعد فرکتال هیگوچی استفاده شده است. براساس آنالیز واریانس چند متغیره، بهترین ویژگی‌ها در تفکیک سرعت‌های مختلف انجام حرکت دست‌رسانی شناسایی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که شاخص‌های نرخ بازگشت، قطعیت، لامیناریتی و بعد فرکتال هیگوچی توانمندترین ویژگی‌ها در توصیف دادگان ثبت شده می‌باشند. بر اساس ویژگی‌های انتخاب شده، طبقه‌بندی حرکات با استفاده از الگوریتم‌های k-نزدیک‌ترین همسایه با صحت %96.67، ماشین بردار پشتیبان %100، آنالیز افتراقی خطی %100 و درخت تصمیم %90، انجام گرفته است.