Analysis of Hand Tremor in Parkinson’s Disease: Frequency Domain Approach

Abstract

Purpose: Parkinson's Disease (PD) is a neuro-degenerative interminable issue causing dynamic loss of dopamine-creating synapses, which is one of the most far reaching ailments after Alzheimer's infection. In this paper, a system for the classification of Parkinson’s disease tremor using noninvasive measurement and frequency domain features is represented.
 Materials and Methods: Tremor time-series of Parkinson's disease patients were recorded via a smartphone’s accelerometer sensor. Short-Time Fourier Transform (STFT) was applied to transform the time-domain signal into the frequency domain with high time-frequency resolution. Several frequency features, including mean, max of power spectral density and side frequency have been extracted and by using the FDR algorithm combinations of features carried enough information to reliably assess the severity of tremor in Parkinson patients were determined.
 Results: Four different classifiers were implemented to estimate the severity of tremors based on the Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) in Parkinson's disease patients.
 Conclusion: Classifiers’ estimation was compared to clinical scores derived via neurologist UPDRS annotation on Parkinson's disease patients’ tremor. The best accuracy achieved was 95.91±1.51.

Technology for monitoring tremor in the upper extremities of patients with Parkinson's disease: a systematic review and a proposal

“…Además, este es quizás uno de los síntomas más importantes que necesitan ser monitoreados, ya que cuantificarlo le permitirá a el especialista conocer la evolución de su paciente y el posible tratamiento a implementar [4], [19]. El temblor que experimenta el paciente con EP es considerado no lineal, de variación en el tiempo, estocástico y de naturaleza no estacionaria y regularmente se presenta en las manos [1], [2], [20]. Pese a la gran cantidad de estudios que se tiene sobre la evaluación y la gravedad del temblor en EP, este aún figura como uno de los mayores retos sintomatológicos de la enfermedad [3], [8].…”

“…Pese a lo anterior, muchos estudios aún realizan sus pruebas en entornos controlados en laboratorios o en clínicas bajo la supervisión de un especialista, ya sea porque se utilizan sensores o equipos que no son portátiles, se necesita de la presencia de un técnico que sepa manejar el equipo o también un especialista que necesita explicar de manera detallada los ejercicios que necesita hacer el paciente para el correcto análisis [4]- [6], [9]- [10], [13], [18]- [20], [22]- [24].…”

“…De los estudios consultados para esta revisión se puede observar que se utilizan diversos IMU [5], [12], [15], [17]- [19], [23]. Muchos estudios han utilizado dispositivos comerciales con el fin de evaluar su efectividad [2], [4], [9], [10], [13], [16], [20], [22], [25]- [29].…”

“…En esta revisión literaria se ha observado que para analizar las señales obtenidas por los sensores existen diversas metodologías. Las más utilizadas son aquellas relacionadas con técnicas de inteligencia artificial (IA) y otras como el dominio de la frecuencia y el tiempo como las implementadas en los estudios [3], [12], [15], [20], [23], [26]. En estos trabajos se utilizaron técnicas como el análisis espectral, las transformadas rápidas de Fourier, las transformadas de Hilbert, transformada de wavelets, el espectro de la potencia, la densidad espectral y diversos algoritmos de clasificación y predicción, entre otras para visualizar e identificar la frecuencia que se deseaba obtener.…”

“…Al igual que los relojes inteligentes que traen incorporado acelerómetros y giroscopios, los teléfonos inteligentes también incluyen este tipo de sensores, por lo que han sido puestos a pruebas al momento de querer monitorear los temblores en las manos de los pacientes con EP. El estudio en [20] utilizó un smartphone para capturar las señales y posteriormente analizarlas. Este estudio demostró una alta precisión del temblor del paciente en correlación con las anotaciones realizadas por el neurólogo utilizando la escala.…”