Hafif Bilişsel Bozukluğu Olan Çinli Hastalarda Karakterlerin Dijital El Yazısı Analizi

Hafif bilişsel bozukluk (MCI), Alzheimer hastalığının (AD) başlangıcından önce geçişli ancak giderek dejeneratif bir bilişsel evre olarak kabul edilir¹. AD'nin yıllık ilerleme oranının % 15 olduğu, orta ve ağır MCI vakalarının yaklaşık% 75'inin teşhis edilmemiş kalabileceği bildirilmiştir². Son çalışmalar, MCI'lı hastaların ince motor görevlerin bazı yönlerinde zorluk çektiğini bildirmiştir³Ve yavaş yürüyüş gibi motor bozukluklar gösteren hastalarda yüksek demans riski vardı⁴.

El yazısı, görsel ve kinestetik algı, motor planlama, göz-el koordinasyonu, görsel-motor entegrasyonu, el becerisi ve manuel beceriler dahil olmak üzere bilişsel, kinestetik ve algısal motor bileşenlerin karmaşık bir karışımını içeren karmaşık bir insan aktivitesidir^1. El yazısı analizi, AD ve Parkinson hastalığı (PD)⁵gibi birçok nörodejeneratif hastalık türünde bilişsel ve motor işlev bozukluklarını tespit etmek için kullanılmıştır. Buna ek olarak, el yazısı sorunlarının bazı yönlerinin MCI için bir gösterge olduğu ve hastalığın ilerlemesi ile ilgili olduğu bildirilmiştir⁶. Nüfusun çoğunluğu dil kullandığından, Çince konuşanlarda (özellikle basitleştirilmiş Çince karakterler) el yazısı analizini araştıran çalışmalar hala eksiktir.

MCI'lı bireylerde el yazısı anormalliklerini veya "agraphia"yı araştıran birkaç makale olmuştur. Örneğin, geleneksel kalem-kağıt yöntemlerini kullanarak, Zhou ve meslektaşları MCI'lı hastalar ile MCI'sız bireyler arasındaki farklı yazma yeteneklerini ortaya çıkarmaya çalıştılar. Gruplar arasındaki farklar, yazma hataları dışında açık değildi⁷. Kawa ve arkadaşları, MCI'lı hastalarda akıllı bir kalem kullanarak el yazısı özellikleri buldu, bu da yazma sırasında vuruş ve kalem hızını dinamik olarak analiz edebilir². WACOM donanımı ve MovAlyzeR yazılımı, geleneksel kalem ve kağıt yöntemleri ve smartpen kağıt yöntemleriyle karşılaştırıldığında daha gerçek zamanlı bilgileri algılayabilir. Bu nedenle, kalem aşağı basınç, hız, ivme ve sarsıntı gibi dinamik el yazısı verilerinin, harf boyutu ve^{sözcükler arasındaki}boşluk gibi statik verilere göre el yazısı analizinin yeni bir odağı olduğu bulunmuştur.

Ancak göz ardı edilemeyecek bir diğer olgu da el yazısının kültürler arası etkisidir. Farklı ulusların yazı sistemleri her zaman aynı değildir (örneğin, İbranice harfler sağdan sola yazılırken İngilizce harfler soldan sağa yazılır)⁸. Bu konuda, incelemeler bile alfabetik dillerde el yazısı analizi^9,10'un etkinliğini doğrulamıştır ve Çince karakterler ile batı harfleri arasındaki geniş boşluk, bu çalışmaların^11'inde el yazısı analizinin değişim yeteneğini engellemiştir.

Batı dilleri (örneğin, İngilizce) ve Çince arasında birkaç büyük benzerlik vardır. İlk olarak, Çince karakter yazma sırasında kalem ucunun mektup yazma ile karşılaştırıldığında çok daha fazla ufuk hareketi^{vardır 12}. İkincisi, fonemlerle ilişkili alfabe dilinin aksine, Çince logografik olarak kabul edilir⁷. Sonuç olarak, çoğu Çince karakterin kendine özgü kontur sırası vardır ve konturların genişliği ve yüksekliğinin kesinlikle sınırlandırıldı. Aksi takdirde, sınırsız genişlik ve yükseklikler okunaksızlığın artmasına neden olabilir¹¹ (" " " ve " " tamamen farklı Çince karakterlerdir. Ayrıca, " ", " " ve " farklı Çince karakterlerdir).

" " ("Zheng" olarak telaffuz edilir), iki yıllık eğitim seviyesine sahip hemen hemen her Çinli konuşmacının okuyup yazabileceği tipik, basit ve yaygın olarak kullanılan bir Çince karakterdir. Önceki Çince el yazısı analiz çalışmalarında yazma görevi olarak seçilmiştir^6,12. Araştırmacılar " " ı yazma görevi olarak kullanmaya karar verdi, çünkü "kare benzeri" ve beş vuruştan oluşuyor, bunların hepsi ufuk açıcı (^#1, ^#3, ^#5 vuruş, soldan sağa) veya dikey (^#2, ^#4 vuruş, yukarıdan aşağıya) (Şekil 1). Birçok ince motor çalışmasına göre, ^#3 strok (ufuk) ve ^#4 vuruş (dikey) yerine getirmek, sırasıyla 6^,12,13saf bilek ve parmak hareketleri gerektirir. Sonuç olarak, her iki vuruşun da inme hızı uygun bir tezahür olabilir¹⁴.

Buna ek olarak, el yazısı sırasında kalem basıncı, motor kontrolü 5^,15'i yansıtmada diğer kinematik özelliklerden daha iyi performans gösterdiği gösterilen bir el yazısı özelliğidir. Bununla birlikte, Çinli hastalarda ilgili bir çalışma yoktur, ancak olumlu sonuçlar Çek Cumhuriyeti, İspanya, İsrail ve diğer ülkelerden araştırma grupları tarafından doğrulanmıştır^8,16,17.

İmza, çok sayıda çalışmada el yazısı görevi olarak yaygın olarak kullanılmıştır⁵. Genel olarak, bir imza çok az düşünme veya havada zaman gerektirir¹⁸. "Havada", el yazısı sırasında kalem ucunun ekrana basıncının 0 olması ve "hava içi zaman"ın el yazısı sırasındaki "havada" sürenin toplamı olması olarak tanımlanır. Birçok nöropsikiyatrik bozukluktan muzdarip bireyler psikomotor kontrolde eksikliklere sahip olabilir ve bu nedenle imzanın havadaki süresinin arttığını sergilerler. Örneğin, Rosenblum ve arkadaşları, depresyon ve Parkinson hastalığı olan İsrailli hastaların İbranice^8,19'dakendi isimlerini yazarken sağlıklı kontrollere kıyasla daha uzun hava süresi gösterdiğini buldu. Çinli karakterlerin kendi şekilleri olduğundan, bu çalışmada, adın yazılması sırasında karakterler arasındaki segmentasyonda hava uzunluğu işkencesinin potansiyel bir gösterge parametresi olarak kullanılmasına karar verilmiştir. Ark uzunluğunun bitiş noktaları arasındaki Öklid uzaklığına oranı ile tanımlanan tortuosity, eğriliğin bir ölçüsüdür ve bu nedenle belirli bir yazma çıktısının pürüzsüzlüğünü indeksler²⁰.

Çalışmamız Pekin, Çin'deki Çin PLA Genel Hastanesi Biyolojik Bilimler Bölümü Akademik Etik Komitesi tarafından onaylandı.

1. Yöntem geliştirmenin genel yönleri

1. El yazısı hareketleri için bir USB sayısallaştırıcı (örneğin, Wacom Cintiq Pro 16) ve bir el kalemi kullanın. Sayısallaştırıcının ayrıntılı özellikleri şu şekildedir: dış boyutlar (genişlik x derinlik x yükseklik) 410 x 265 x 17,5 mm, uzamsal çözünürlük 3840 x 2160 nokta, piksel boyutu 0,090 x 0,090 mm, zamansal çözünürlük 30 ms ve basınç seviyesi 8,192.
2. El yazısı izlerini toplamak ve sergilemek için bir dizüstü bilgisayarı sayısallaştırıcıya bağlayın.
3. Veri kaydı, işleme ve analiz için bir yazılım (örneğin Neuroscript MovAlyzeR) kullanın.
4. Hasta dahil etme/hariç tutma kriterleri
   1. Bir hafıza şikayeti, nesnel olarak bozulmuş bir hafıza işlevi, günlük yaşamda bozulmamış aktiviteler ve demans yokluğu ile başvuran MCI katılımcılarını işe alın²¹. Ayrıca, Çin anakarasında 2 yıldan fazla ön okulun eğitim seviyesine sahip olmaları gerekir, aksi takdirde Çince karakterler yazmakta zorlanabilirler.
   2. Belirgin görme ve üst ekdremite engeli olan katılımcıları hariç tutun.

2. El yazısı görevi

1. Yazılımı ve mürekkepsiz bir kalem çalıştırın.
2. Sayısallaştırıcının yazma alanında Çince karakterlere bir örnek oluşturun (bkz. Şekil 1).
3. Deneklerin yazma alanını rahat bir konuma yerleştirmesine izin verin.
4. Konuların yazı alanına yazmasına ve kalemi ve yazı alanının yüzeyine uyum sağlamasına izin verin.
5. Yazılımdaki örnekleme oranını 200 Hz olarak ayarlayın.
6. Deneklere baskın el ile adını Çince yazmalarını söyleyin.
   NOT: El yazısı veya basılı sürümdeki bir imza, konunun istediği gibi kabul edilebilir.
7. Deneklere baskın elle Çince " " ( "Zheng" olarak telaffuz edilir) karakterini yazmalarını söyleyin.
   NOT: Basılı bir sürümdeki Çince " " karakteri kabul edilebilir.
   1. Öznelere el yazısına başlamadan önce basılı bir sürümde yazmalarını hatırlatın.
      NOT: Konunun dik konumda oturduğundan ve yazdığından emin olun.
8. Her deneme sırasında talimatları görünür tutun.
   1. El yazısı denemesini üç kez tekrarlayın.
   2. " " karakteri yanlış kontur sırasına göre yazılmışsa, denemeyi durdurun ve karakterin doğru kontur sırasına göre nasıl yazılacağını sürün ve özneye gösterin.
   3. Bilgi eksikliğinden herhangi bir tereddüt türetilmişse, denemeyi durdurun ve özneye karakterin nasıl doğru yazılacağını gösterin.

3. Veri analizi

1. Yazılımı çalıştırın; Deney'e sağ tıklayın ve Özellikler 'iseçin.
2. İşleme'yi seçin ve sonra Segmentasyon 'useçin.
3. Herhangi bir oranda ilk segmentasyon ekle, Herhangi bir oranda son segmentasyon ekle 'yi tıklatın ve Segmentasyon Bayrakları'ndaki bir penliftte segmentasyon noktasını en yakın kaleme taşı'yı tıklatın.
4. Segmentasyon Yöntemleri'nde At pendown yörüngelerine tıklayın.
   NOT: Varsayılan mod için tüm bu ayarlamalar Çince el yazısının analizini iyileştirmek için yapılmıştır.

4. Parametre hesaplaması

1. Yazılımı çalıştırın, " " içinde konuları seçin ve El Yazısı Denemeleri 'netıklayın.
2. İzleme sistemini kullanın ve " nin el yazısı işlemini ve kontur sırasını adım adım izleyebilir.
3. " " nin ^{3 numaralı}konturunun segmentasyonunu bulun ve "ayıklanan veriler" deki "Ortalama Mutlak Hız" ı okuyun.
   NOT: El yazısı analiz yazılımı, her segmentasyonun "Ortalama Mutlak Hızı"nı otomatik olarak hesaplar.
   DİkKAT: ^"" nin 3 numaralı vuruşu, kalem ucunun Karakter 1 ve Karakter 5'ten(Şekil 1A)daha kısa olan ufuk açıcı bir hareketidir (soldan sağa).
4. " " nin ^{4 numaralı}vuruşunun segmentasyonunu bulun ve "ayıklanan verilerdeki" Ortalama Mutlak Hız" ı okuyun.
   DİkKAT: Strok ^#4 " " kalem ucunun Karakter 2'den(Şekil 1)daha kısa dikey bir hareketidir (yukarıdan aşağıya).
5. "Ayıklanan verilerdeki" her segmentasyonun "Kalem Basıncı"nı okuyun ve " "Ortalama Kalem Basıncı" elde edin.
   NOT: El yazısı analiz yazılımı, her segmentasyonun "Ortalama Kalem Basıncı"nı otomatik olarak hesaplar.
6. Yazılımı çalıştırın, " " içinde konuları seçin ve El Yazısı Denemeleri 'netıklayın.
7. İzleme sistemini kullanarak, imzanın el yazısı işlemini ve kontur sırasını adım adım izleyebilir.
8. Konturun karakterler arasındaki segmentasyonunu bulun ve "ayıklanan veriler"bölümündeki "Mutlak Boyut" ve "Yol Uzunluğu" ni okuyun.
9. Denkleme göre karakterler arasındaki segmentasyonda hava uzunluğu tortusitesini elde edin.
   NOT: Konturun karakterler arasındaki segmentasyonu hava içi segmentasyondu (Şekil 2).
   1. Hava uzunluğu tortusitesini hesaplayın: 1-Mutlak Boyut/Yol Uzunluğu %.
      NOT: Ark uzunluğunun bitiş noktaları arasındaki Öklid uzaklığına oranıyla tanımlanan tortuosite, eğriliğin bir ölçüsüdür ve bu nedenle belirli bir yazma çıktısının pürüzsüzlüğünü indeksler²⁰. Son derece işkenceli bir eğrinin birkaç virajı veya eğrisi vardır, oysa düşük işkenceli bir eğri nispeten geniş döngülere / eğrilere ve daha düzlüğe sahiptir.
      DİkKAT: Çince adların çoğu iki veya üç karakterden oluşur. İmzanın iki karakteri varsa, karakterler arasında yalnızca bir kontur segmentasyonu vardır. İmzanın üç karakteri varsa, karakterler arasında iki kontur segmentasyonları vardır. Karakterler arasındaki segmentasyonda havada uzunluk işkencesi ortalama bir değer olacaktır.

5. İstatistiksel analiz

1. Bir Öğrencinin t -test'inikullanarak grup farklılıklarını değerlendirin. 0.05'ten küçük bir P değeri istatistiksel olarak anlamlı olarak kabul edildi. SPSS 22.0 istatistiksel yazılım paketini kullanarak tüm istatistiksel analizleri gerçekleştirin.

Deneklerin demografik verileri, tüm grupların yaş, cinsiyet, eğitim düzeyi, baskın el ve diğer parametrelerde iyi eşleştiğini göstermiştir.

Tablo 1'degösterildiği gibi, Çince karakterin yazılması sırasında " ", MCI'lı yaşlı denekler #3 (2.46 ± 0.40 vs 1.82 ± 0.55, P = 0.001) ve #4 strok (2.61 ± 0.46 ve 1.93 ± 0.50, P < 0.001) ve sağlıklı yaşlı deneklere kıyasla daha yüksek ortalama kalem basıncı (237.43 ± 39.77 vs 281.99 ± 37.70, P = 0.001). Ayrıca, Çince isimlerin imzalanması sırasında, MCI'li yaşlı denekler, sağlıklı yaşlı deneklere kıyasla karakterler arasındaki segmentasyonlarda daha yüksek bir hava uzunluğu tortuzu sergilediler (12.57 ± 6.96 ile 31.66 ± 7.53, P < 0.001).

Şekil 1: Çince karakter " " yazılıdır. (A). Çince karakter " " sadece ekran içi segmentasyonlar sergilendi. Kırmızı daireler segmentasyonların başlangıcı ve sonudur. Mavi çizgiler ekran içi segmentasyon izlemeleridir. (B). Çince karakter " " hem hava hem de ekran içi segmentasyonlar sergilendi. Mavi çizgiler ekran içi segmentasyon izlemeleridir. Gri çizgiler hava segmentasyon izleridir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: McI ile sağlıklı yaşlı deneklerin ve yaşlı deneklerin Çin imzaları. (A). Çin imzası " " (sağlıklı yaşlı grubun bir konusu) ile sadece ekran içi segmentasyonlar sergilendi. Kırmızı daireler segmentasyonların başlangıcı ve sonudur. Mavi çizgiler ekran içi segmentasyon izlemeleridir. (B). Çin imzası " " (sağlıklı yaşlı grubun bir konusu) hem hava hem de ekran içi segmentasyonlar sergilendi. Mavi çizgiler ekran içi segmentasyon izlemeleridir. Gri çizgiler hava segmentasyon izleridir. Kırmızı alanlar karakterler arasındaki hava uzunluğu segmentasyonlarını vurgular (tortululuk = %5,34). Sol alan " " ve " arasındaki segmentasyondur (mutlak boyut = 2.2226; yol uzunluğu = 2.4658; tortuosity = %9.98). Doğru alan " " ve " arasındaki segmentasyondur (mutlak boyut = 2.9607; yol uzunluğu = 2.9821; tortuosity = % 0.71). (C). Çince imza " " (MCI grubu olan yaşlıların konusu) ile sadece ekran içi segmentasyonlar sergilendi. Kırmızı daireler segmentasyonların başlangıcı ve sonudur. Mavi çizgiler ekran içi segmentasyon izlemeleridir. (D). Çin imzası " " (MCI grubu olan yaşlıların konusu) hem hava hem de ekran içi segmentasyonları sergilendi. Mavi çizgiler ekran içi segmentasyon izlemeleridir. Gri çizgiler hava segmentasyon izleridir. Kırmızı alan, karakterler arasındaki hava içi uzunluk dilimlerini vurgular (mutlak boyut = 1.2100; yol uzunluğu = 1.7072; tortululuk = ).12). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

	Sağlıklı Yaşlılar	MCI'li yaşlılar	P Değeri
N=20	N=20
Cinsiyet (erkek/kadın)	10/10	8/12	0.74
Yaş (yıl)	69,70±4,51	70,39±3,42	0.602
Baskın el (Sağ%)	100	100
Eğitim (yıl)	9,60±3,72	8,22±3,30	0.237
MMSE (skor)	28,90±0,79	26,33±0,77	<0.001
Ortalama mutlak hız 3# vuruş " "	2,46±0,40	1,82±0,55	0.001
Ortalama mutlak hız 4# vuruş " "	2,61±0,46	1,93±0,50	<0.001
Ortalama kalem basıncı " "	237,43±39,77	281,99±37,70	0.001
Hava uzunluğunda işkence "İmza" (%)	12,57±6,96	31,66±7,53	<0.001
MCI: Hafif Bilişsel Bozukluk
Karakter 3 " " ufuksal bir harekettir.
Karakter 4 " " dikey bir harekettir.

Tablo 1: Deneklerin demografik ve el yazısı analiz verileri.

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.