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[提交于 2025年1月2日
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标题: 基于机器学习的帕金森病运动学特征提取与选择的差异诊断
标题: Machine Learning-Based Differential Diagnosis of Parkinson's Disease Using Kinematic Feature Extraction and Selection
摘要: 帕金森病(PD)是第二常见的神经退行性疾病,其特征是多巴胺能神经元的丧失和异常α-突触核蛋白的积累。 PD表现出运动和非运动症状,这些症状会逐渐损害日常功能。 这些症状的严重程度通常使用MDS-UPDRS评分量表进行评估,该量表具有主观性,并依赖于医生的经验。 此外,PD与其他神经退行性疾病(如进行性核上性麻痹(PSP)和多系统萎缩(MSA))有相似的症状,这使得准确诊断变得复杂。 为了解决这些诊断挑战,我们提出了一种基于机器学习的系统,用于PD、PSP、MSA和健康对照组(HC)的鉴别诊断。 该系统采用基于运动学特征的分层特征提取和选择方法。 最初提取了18个运动学特征,包括两个新提出的特征:拇指到食指矢量速度和加速度,它们提供了关于运动控制模式的见解。 此外,从每个运动学特征中提取了41个统计特征,包括一些新的方法,如平均绝对变化、节奏、振幅、频率、频率标准差和斜率。 使用单因素方差分析(One-way ANOVA)对特征进行排序,然后使用顺序前向浮点选择(SFFS)来识别最相关的特征,旨在减少计算复杂度。 最终的特征集用于分类,对于每个数据集的分类准确率为66.67%,对于每个患者的分类准确率为88.89%,特别是在MSA和HC组中使用支持向量机(SVM)算法表现尤为出色。 该系统在临床实践中显示出作为快速准确诊断工具的潜力,尽管需要进一步的数据收集和优化以提高其可靠性。
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