Цифровой анализ почерка персонажей у китайских пациентов с легкими когнитивными нарушениями

Резюме

Это исследование предложило цифровой анализ почерка символов у людей с легкими когнитивными нарушениями, чтобы найти больше информации, чем показывает традиционный анализ почерка карандашной бумаги.

Аннотация

Все большее количество доказательств показывает, что когнитивные дефициты и дисфункции движения не разделены. Пациенты с легкими когнитивными нарушениями (MCI) могут проявляться мелкие двигательные расстройства верхних конечностей. Почерк – это сложная и уникальная деятельность человека, связанная как с двигательной, так и с когнитивной координацией. Исследователи из западных стран обнаружили, что пациенты с MCI имеют ненормальные черты почерка. Однако соответствующих исследований среди китайского населения не проводилось. Из-за кросс-культурного феномена почерка, цель этого исследования состоит в том, чтобы найти новые задачи почерка, чтобы продемонстрировать различия в почерке между пожилыми пациентами с MCI и возрастных здоровых людей.

Введение

Мягкие когнитивные нарушения (MCI) рассматривается как переходная, но постепенно дегенеративная когнитивная фаза, которая предшествует началу болезни Альцгеймера (AD)¹. Было сообщено, что уровень прогрессирования АД в год составляет 15%, в то время как почти 75% умеренных и тяжелых случаев MCI может оставаться недиагностированным². Недавние исследования сообщили, что пациенты с MCI испытывают трудности в некоторых аспектах^{тонкой двигательных задач 3}, и те пациенты, которые показали двигательные расстройства, такие как медленная походка, был высокий риск^{деменции 4}.

Почерк является сложной человеческой деятельности, которая влечет за собой сложную смесь когнитивных, кинестичный, и восприятия двигательных компонентов, включая визуальное и кинестоническое восприятие, моторное планирование, координация глаз и рук, визуально-моторной интеграции, ловкость, и ручные^{навыки 1}. Анализ почерка был использован для выявления когнитивных и двигательных дисфункций во многих типах нейродегенеративных заболеваний, таких как АД и болезнь Паркинсона (PD)⁵. Кроме того, некоторые аспекты проблем с почерком, как сообщается, являются индикатором ДЛЯ MCI и связаны с прогрессированием^{заболевания 6}. По мере того как большинство населенности использует язык, изучения которые исследуют анализ почерка в китайских дикторах (специально упрощенных китайских иероглифах) все еще нуждаются.

Там было несколько статей, которые исследовали почерк аномалии или "аграфия" у лиц с MCI. Например, используя традиционные методы карандашной бумаги, Чжоу и его коллеги пытались раскрыть различные способности письма между пациентами с MCI и лицами без MCI. Различия между группами не были очевидны, за исключением написания ошибок⁷. Кава и др. нашли черты почерка у пациентов с MCI с помощью умной ручки, которая могла динамически анализировать скорость инсульта и пера во время^{написания 2}. Оборудование WACOM и программное обеспечение MovAlyzeR могут обнаруживать больше информации в режиме реального времени по сравнению с традиционными карандашными и бумажными методами и методами смарт-бумаги. Таким образом, динамические данные почерка, такие как давление пера вниз, скорость, ускорение, и рывок, были найдены, чтобы быть новым фокусом анализа почерка по отношению к статическим данным, таким как размер буквы и пространство между^{словами 2}.

Однако еще одним явлением, которое нельзя игнорировать, является межкультурное воздействие почерка. Системы письма разных народов не всегда одинаковы (например, английские буквы написаны слева направо, в то время как еврейские буквы написаны справа^{налево) 8}. В этом выпуске, даже обзоры подтвердили эффективность^{анализа почерка 9,10 в} алфавитных языках, и широкий разрыв между китайскими иероглифами и западными буквами препятствует обмену способность анализа почерка в методах и результаты¹¹ из этих исследований.

Существует несколько основных различия между западными языками (например, английский) и китайский. Во-первых, Есть еще много горизонтальных движений наконечник пера во время китайского написания символов по сравнению с письмом^{письменной форме 12}. Во-вторых, в отличие от алфавитного языка, который ассоциируется с фонемами, китайский считается^{логографическим 7}. В результате, большинство китайских иероглифов имеют свой уникальный порядок хода, а ширина и высота штрихов должны быть строго ограничены. В противном случае, неограниченные ширины и высоты могут привести к повышенной неразборчивости¹¹ ("и" - совершенно разные китайские иероглифы. Кроме того, «», «» и «» являются разными китайскими иероглифами).

" ( произносится "Чжэн") является типичным, простым и широко используемым китайским характером, что почти каждый китайский оратор с двухлетним уровнем образования может читать и писать. Он был выбран в качестве письменной задачи в предыдущих китайских исследований анализа^{почерка 6,12}. Исследователи решили использовать "в качестве письменной задачи, потому что это "квадрат-как" и состоитиз пяти штрихов, все из которых являются горизонтальными (No 1, No 3, 5 инсульта, слева направо) или вертикальной ( No 2, No 4 инсульта, от вверх до вниз) (Рисунок 1). По данным многих исследований тонкой двигатель, ^{выполняя}No 3 инсульта (горизонтальный) ^иNo 4 инсульта (вертикальный) требует чистого запястья и пальцев движений,^{соответственно 6,12,13}. В результате скорость инсульта обоих ударов может быть правильным проявлением^14.

Кроме того, давление пера во время почерка является функцией почерка, которая, как было показано, превосходит другие кинематические особенности в^{отражении управления двигателем 5,15}. Однако соответствующих исследований у китайских пациентов нет, хотя положительные результаты были подтверждены исследовательскими группами из Чехии, Испании,^{Израиля и других стран 8,16,17.}

Подпись широко используется в качестве задачи почерка в многочисленных исследованиях⁵. В общем, подпись требует мало думать или в эфире время¹⁸. "In-air" определяется как когда давление наконечника пера на экран 0 во время почерка, а "эфирное время" - это сумма времени "в воздухе" во время почерка. Лица, которые страдают от многих нейропсихиатрических расстройств, возможно, дефицит психомоторного контроля, и, таким образом, они проявляют увеличение времени в воздухе подписи. Например, Розенблюм и др. обнаружили, что израильские пациенты с депрессией и болезнью Паркинсона показали больше эфирного времени по сравнению со здоровым контролем при написании собственного^{имени на иврите 8,19}. Поскольку китайские иероглифы имеют свою собственную форму, в этом исследовании было решено использовать в воздухе длины тортуозность в сегментации между символами при написании имени в качестве потенциального индикативного параметра. Тортуозность, определяемая соотношением длины дуги к евклидовому расстоянию между конечной точкой, является мерой кривизны и, следовательно, индексирует плавность конкретного письменного вывода²⁰.

протокол

Наше исследование было одобрено Комитетом по академической этике Отдела биологических наук Китайской больницы НОАК в Пекине, Китай.

1. Общие аспекты разработки методов

1. Используйте USB-дигитайзер (например, Wacom Cintiq Pro 16) и портативную ручку стилуса для движения рукописного ввода. Подробные характеристики дигитайзера таковы: внешние размеры (ширина x глубина х высота) 410 x 265 x 17,5 мм, пространственное разрешение 3840 х 2160 точек, размер пикселя 0,090 х 0,090 мм, временное разрешение 30 мс и уровень давления 8192.
2. Подключите портативный компьютер к дигитайзеру, чтобы собрать и продать следы почерка.
3. Используйте программное обеспечение (например, Neuroscript MovAlyzeR) для записи, обработки и анализа данных.
4. Критерии включения/исключения пациентов
   1. Набирать участников MCI, которые представляют с жалобой памяти, объективно нарушенной функции памяти, нетронутой деятельности повседневной жизни, и отсутствие слабоумия²¹. Кроме того, они должны иметь образовательный уровень более 2 лет предварительной школы в материковом Китае, в противном случае, они могут возникнуть трудности в написании китайских иероглифов.
   2. Исключите участников с очевидной инвалидностью зрения и верхней конечности.

2. Задача почерка

1. Запустите программное обеспечение и перо с непримекаемого стилуса.
2. Создайте пример китайских иероглифов в области письма дигитайзера (см. рисунок 1).
3. Разрешить субъектам распоидать область письма в удобное положение.
4. Разрешить субъектам писать на письменной области и разместить перо и поверхность области письма.
5. Установите частоту выборки в программном обеспечении на уровне 200 Гц.
6. Поручите испытуемым написать свое имя на китайском языке с доминирующей рукой.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Подпись в рукописном или печатном варианте приемлема, как того хотел субъект.
7. Поручить подданным написать китайский символ " (произносится "Чжэн") с доминирующей рукой.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Китайский символ " в печатной версии является приемлемым.
   1. Напомните субъектам писать в печатной версии до начала почерка.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что субъект сидит и пишет в вертикальном положении.
8. Держите инструкции видимыми во время каждого судебного разбирательства.
   1. Повторите почерк суда три раза.
   2. Если персонаж « был написан в неправильном порядке хода, остановите процесс и проследите и покажите субъекту, как написать персонажа в правильном порядке хода.
   3. Если какие-либо колебания были получены из недостатка знаний, остановить судебное разбирательство и показать субъекту, как написать символ правильно.

3. Анализ данных

1. Запустите программное обеспечение; Право нажмите на эксперимент и выберите Свойства.
2. Выберите обработку,а затем выберите Сегментация.
3. Нажмите на Добавить первую сегментацию во всякомслучае, Добавить последнюю сегментациюво всяком случае, и Переместить точку сегментации до ближайшего pendown, если на подтяжку пера в сегментации флаги.
4. Нажмите на траектории на ручке в методах сегментации.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Все эти корректировки для режима по умолчанию были сделаны для улучшения анализа китайского почерка.

4. Расчет параметра

1. Запустите программное обеспечение, выберите предметы в "", и нажмите на почерк испытаний.
2. Используйте систему отслеживания и отслеживаем процесс почерка и порядок штриха « шаг за шагом.
3. Найдите сегментацию штриха ^No3 "и прочитайте "Средняя абсолютная скорость" в "извлеченных данных".
   ПРИМЕЧАНИЕ: Программное обеспечение для анализа рукописного ввода автоматически вычисляет "Среднюю абсолютную скорость" каждой сегментации.
   ВНИМАНИЕ: Инсульт ^No3 " является горизонтальным движением (слева направо) наконечника пера, который короче, чем символ 1 и символ 5 (Рисунок 1A).
4. О сегментации штриха ^No4читайте в материале «Средняя абсолютная скорость» в «извлеченных данных».
   ВНИМАНИЕ: Инсульт ^No4 " - это вертикальное движение (от вверх до вниз) наконечника пера, который короче, чем символ 2 (Рисунок 1).
5. Подробнее о "давлении пера" каждой сегментации читайте в материале "Извлеченные данные" и получить "Среднее давление пера"".
   ПРИМЕЧАНИЕ: Программное обеспечение для анализа рукописного ввода автоматически вычисляет "Среднее давление пера" каждой сегментации.
6. Запустите программное обеспечение, выберите предметы в "", и нажмите на почерк испытаний.
7. Используя систему отслеживания, отслеживайте процесс почерка и порядок штриха подписи шаг за шагом.
8. О сегментации штриха между персонажами читайтев материале «Абсолютный размер» и«Дорожнаядлина».
9. Получить в воздухе длины тортуозность в сегментации между символами в соответствии с уравнением.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Сегментация штриха между символами была сегментация в воздухе(рисунок 2).
   1. Рассчитайте тортуотичность длины воздуха: 1-Абсолютный размер/Длина дороги%.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Тортуозность, определяемая соотношением длины дуги к евклидовому расстоянию между конечной точкой, является мерой кривизны и, следовательно, индексирует плавность конкретного письменного вывода²⁰. Высоко извилистая кривая имеет несколько изгибов или кривых, в то время как низкая извилистая кривая одна с относительно широкими петлями/кривыми и большей прямотой.
      ВНИМАНИЕ: Большинство китайских имен состоят из двух или трех символов. Если подпись имеет два символа, есть только одна сегментация штриха между символами. Если подпись имеет три символа, между символами есть две сегментации штрихов. В воздухе длина tortuosity в сегментации между символами будет среднее значение.

5. Статистический анализ

1. Оцените групповые различия с помощью теста студента. Значение P менее 0,05 было сочтено статистически значимым. Проведение всех статистических анализов с использованием пакета статистического программного обеспечения SPSS 22.0.

Результаты

Демографические данные испытуемых показали, что все группы хорошо соответствуют возрасту, полу, уровню образования, доминирующей руке и другим параметрам.

Как показано в таблице 1, во время написания китайского символа, пожилые предметы с MCI выставлены

Обсуждение

Критические шаги в протоколе подтверждают разборчивость ". В деталях, в течение всего символа, ³удара должен быть короче, чем другие горизонтальные штрихи, и ^ударNo 4 должен быть короче, ^чем2 удара. Более конкретно, больше внимания ресу...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
	Microsoft	Surface Pro 2	computer
	MovAlyeR	3.4	software
	WACOM	Cintiq	digitizer