Magnificación de patrones espacio-temporales para la caracterización de movimientos asociados al Parkinson

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dc.contributor.advisorMartínez Carrillo, Fabio
dc.contributor.authorContreras Corredor, Sergio Andres
dc.date.accessioned2023-04-06T03:22:31Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T03:22:31Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractEl temblor es uno de los más importantes biomarcadores en la Enfermedad de Parkinson (EP). Este indicador está principalmente descrito como un movimiento periódico y oscilatorio cuando las manos se encuentran en reposo, i.e., apoyadas y sin ninguna contracción muscular voluntaria. No obstante, estos movimientos son difíciles de observar debido a sus desplazamientos de baja amplitud, los cuales resultan imperceptibles, incluso para expertos clínicos. Un procedimiento habitual para observar estos patrones de movimiento consiste en la amplificación del temblor a partir de ciertas Configuraciones Posturales (CP) que incrementan la tensión y esfuerzo en las manos. Sin embargo, durante esta práctica clínica otros desplazamientos voluntarios e involuntarios pueden resultar amplificados, lo cual dificulta el análisis de patrones de movimiento relacionados con la EP. En este trabajo se introduce una metodología para la caracterización de patrones de temblor relacionados con la EP utilizando capturas en video de las manos, durante el reposo o frente a cierta tensión postural. En la etapa inicial de procesamiento, los videos se descomponen en diferentes bandas espaciales y temporales, utilizando un banco de filtros en una arquitectura multiescala. Luego, las bandas de frecuencia espacio-temporales de interés son amplificadas para resaltar los patrones del temblor. Un conjunto de puntos de interés anatómicos fueron seleccionados y seguidos a lo largo de las secuencias de video, los cuales permiten cuantificar los desplazamientos producidos por el temblor. El enfoque propuesto fue evaluado en un total de 80 videos, capturando las manos durante el reposo y sometidas a tensiones posturales. Un análisis de varianza fue realizado para medir las diferencias temporales de la amplitud del temblor en videos de Parkinson y de control. En la validación de la Configuración de Descanso (CD), se evidenció una ganancia de 7.76 dB (basado en métricas de SPNR) comparando los patrones relacionados de la EP y de los sujetos de control, en videos amplificados. Mientras la magnificación física (tensión ejercida sobre las manos utilizando una CP) obtiene un F-test de 5.19, la magnificación óptica propuesta logra obtener un F-test de 8.19, permitiendo una mejor cuantificación de la enfermedad.
dc.description.abstractenglishResting hand tremor is one of the most important biomarkers in Parkinson’s disease (PD). This indicator is mainly described as a periodic oscillatory movement when hands are at rest, i.e., supported and without any voluntary muscle contraction. However, these movements are difficult to observe due to their low amplitude displacements, which are imperceptible, even for medical experts. One of the standard procedures to stand out these motion patterns consists on tremor amplification from certain Postural Configurations (PC). Nonetheless, during this clinical practice another voluntary and involuntary displacements could be amplified, which makes it difficult to analyse motion patterns related. This work introduces a methodology for characterizing tremor patterns related to PD using hands video recordings, during resting position or in front of certain postural stress. In the first processing stage, videos are decomposed into different spatial and temporal bands, using a bank of filters in a multi-scale architecture. The space-time frequency bands of interest are then amplified to highlight the tremor patterns. A set of anatomical points of interest were fixed and followed along the video sequences, which allow to quantify the displacements produced by the tremor. The proposed approach was evaluated in a total of 80 videos, capturing hands during the resting position and subjected to postural stresses. Variance analysis was herein performed to measure temporal differences in tremor amplitude in PD and control subjects videos. In the Resting Configuration (RC) validation, a gain of 7.76 dB was achieved comparing the related patterns of PD and control subjects in amplified videos. While the physical magnification (stress exerted on hands using a PC) obtains a F-test of 5.19, the proposed optical magnifications obtains a F-test of 8.19, allowing a better quantification of the disease.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero de Sistemas
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13329
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería de Sistemas
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Sistemas e Informática
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEnfermedad De Parkinson
dc.subjectTemblor En Descanso
dc.subjectTemblor Postural
dc.subjectMagnificación De Movimiento.
dc.subject.keywordParkinson’S Disease
dc.subject.keywordResting Tremor
dc.subject.keywordPostural Tremor
dc.subject.keywordMotion Magnification.
dc.titleMagnificación de patrones espacio-temporales para la caracterización de movimientos asociados al Parkinson
dc.title.englishSpatio-temporal patterns magnification for motion characterization related to Parkinson.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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