Parkinsono liga sergančių žmonių biomechanika grįstos diagnostinės sistemos kūrimas ir tyrimas

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamos problemos, kurios atsiranda diagnozuojant neurodege-neracines ligas (NDL) ir NDL sunkumo įvertinimo procese, kuris grįstas kliniki-nėmis ligų vertinimo skalėmis. Tyrimo objektas – žmonių, sergančių Parkinsono liga (PL), raumens-skeleto sistemos biomechanika. Disertacijos uždaviniai: atlikti PL motorinių simptomų analizę, sukurti žmo-gaus, sergančio PL, kūno raumens-skeleto (RS) (angl., muscle-skeleton (MS)) sis-temos modelį, sudaryti tyrimo metodiką, tinkamą sergančiųjų tiriamųjų PL mo-torikos kiekybiniam įvertinimui. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašo-mas tyrimų objektas, tyrimo metodika, darbo mokslinis naujumas ir darbo re-zultatų praktinė reikšmė, formuluojami disertacijos uždaviniai, tikslas ir ginamieji teiginiai. Pirmajame disertacijos skyriuje atlikta mokslinės literatūros analizė, aptartos pagrindinės NDL ir jų motoriniai simptomai, naudojama įranga eksperimenti-niuose tyrimuose ir sukurtos biomedicininės sistemos, skirtos NDL diagnostikai ar klinikiniam ligos sunkumo įvertinimui. Aprašyti pagrindiniai apatinių galūnių skaitiniai modeliai, naudojami klinikiniuose tyrimuose, ir aptarti raumens-skeleto sistemos modelių privalumai bei trūkumai. Skyriaus pabaigoje suformuluotos iš-vados ir patikslinti disertacijos tikslai. Antrajame skyriuje sudaryta sveikų tiriamųjų ir tiriamųjų, sergančių PL, ju-desių vertinimo metodika, aprašyti duomenų apdorojimo algoritmai ir kiekybinių judesių parametrų išskyrimo bei analizės metodai, taip pat aprašyti apatinių galiū-nių RS sistemos skaitinio modelio kūrimo etapai ir pagrindinės prielaidos kuriant skaitinį raumens-skeleto sistemos modelį. Paskutiniame disertacijos skyriuje pateikti gauti rezultatai. Gauti rezultatai leidžia teigti, kad IMJ gali būti naudojami klinikinėje praktikoje, kad gauti kine-matinius ir dinaminius judesių parametrus, kurie pritaikomi atskirti tiriamųjų gru-pes tarpusavyje, įvertinti ligos sunkumą, grįsta unifikuota Parkinsono ligos verti-nimo skale (UPLVS) ir fizinio aktyvumo įtaką. Sukurtas RS sistemos modelis leidžia įvertini raumenų mechanines charakteristikas, kurios kinta ligai progresuo-jant. Disertacijos tema paskelbti dešimt moksliniai straipsniai: trys Clarivate Ana-lytics Web of Science žurnaluose, turinčiuose citavimo indeksą, du – Conference Proceedings leidiniuose, keturi – kitų tarptautinių duomenų bazių leidiniuose, vienas – kituose recenzuojamuose leidiniuose. Disertacijos darbo rezultatai apro-buoti trylikoje mokslinių konferencijų Lietuvoje ir užsienyje.

This dissertation examines problems arising in the diagnosis of neurodegenerative diseases (NDDs) and NDD severity assessment based on clinical disease assessment scales. The research object is the biomechanics of the musculoskeletal system of people with Parkinson’s disease (PD). Objectives of the dissertation: to perform an analysis of the PD motor symp-toms, to create a model of the body’s muscle-skeleton (MS) system of a person suffering from MS, and to create a research methodology suitable for the quanti-tative assessment of the motor skills of MS patients. The introductory section discusses the research problem and relevance of the work, describes the research object, research methodology, the scientific novelty of the work, and the practical significance of the work results, and formulates the dissertation’s objectives, aim, and defended statements. The first section of the dissertation analyses scientific literature and discusses the main NDDs, their motor symptoms, the equipment used in experimental stu-dies, and developed biomedical systems for NDD diagnosis or clinical disease severity assessment. The research describes the main numerical lower extremity models used in clinical trials and discusses the advantages and disadvantages of musculoskeletal system models. Conclusions are formulated, and the dissertation aims are specified at the end of the section. The second section provides a methodology for assessing the movements of healthy subjects and subjects with PD, describes the data processing algorithms and the methods of isolating and analysing quantitative movement parameters, describes the stages of development of the numerical lower extremity MS system model and main assumptions in the development of the numerical musculoskeletal system model. The results are presented in the last section of the dissertation. Based on the obtained results, inertial sensors can be used in clinical practice, and the obtained kinematic and dynamic movement parameters can be used to separate the study groups and assess disease severity based on Unified Parkinson’s disease rating scale (UPDRS). The developed musculoskeletal system model allows for assessing the mechanical characteristics of muscles, which change as the disease progresses. Ten scientific articles have been published on the topic of the dissertation: three in Clarivate Analytics Web of Science journals with a citation index, two in Conference Proceedings publications, and four in the publications of other inter-national databases. The dissertation results have been approved at thirteen scien-tific conferences in Lithuania and abroad.