Online Detection of Freezing of Gait with Smartphones and Machine Learning Techniques

Abstract

Freezing of gait (FoG) is a common gait deficit in advanced Parkinson's disease (PD). FoG events are associated with falls, interfere with daily life activities and impair quality of life. FoG is often resistant to pharmacologic treatment; therefore effective non-pharmacologic assistance is needed.We propose a wearable assistant, composed of a smartphone and wearable accelerometers, for online detection of FoG. The system is based on machine learning techniques for automatic detection of FoG episodes. When FoG is detected, the assistant provides rhythmic auditory cueing or vibrotactile feedback that stimulates the patient to resume walking.We tested our solution on more than 8h of recorded lab data from PD patients that experience FoG in daily life. We characterize the system performance on user-dependent and user-independent experiments, with respect to different machine learning algorithms, sensor placement and preprocessing window size. The final system was able to detect FoG events with an average sensitivity and specificity of more than 95%, and mean detection latency of 0.34s in user-dependent settings.

Modelo de estimulación cognitiva ubicua para pacientes con Parkinson

“…El deterioro cognitivo que se asocia a esta enfermedad afecta en torno a un 80% de la población de enfermos de EP [Meireles, 2012]. Desde el inicio de la enfermedad, pueden aparecer ciertos déficits cognitivos como la lentitud en el procesamiento de la información, dificultades de atención, impulsividad, falta de inhibición, rigidez, etc., que poco a poco se irán acentuando según vaya avanzando la enfermedad.…”

“…La tecnología móvil ha permitido proyectos orientados a estos bloqueos, como puede ser el caso del proyecto CuPid, que utiliza un teléfono inteligente para el preprocesamiento de los datos de aceleración de los pasos del paciente para detectar y prevenir bloqueos [Mazilu, 2012]. También se han desarrollado soluciones basadas en sensores wearables que monitorizan el movimiento involuntario del individuo y procuran, a través de análisis de la señal de estos sensores, detectar de forma temprana la aparición de los bloqueos [Bachlin, 2010].…”

“…La IA es la ciencia de la ingeniería encargada de hacer máquinas inteligentes, en particular, programas informáticos inteligentes que traten de simular aspectos de la mente humana [McCarthy, 2007]. La IA se basa en la generación de algoritmos matemáticos para el modelado de determinados comportamientos humanos.…”

“…El 80% de las personas diagnosticadas de EP sufren demencia a los 8 años de este diagnóstico, y son conscientes de ello [Meireles, 2012]. Sin embargo, no hay una escala específica que permita clasificar, en la medida de lo posible, el deterioro cognitivo asociado a la EP.…”

A holistic approach to assess the feasability of telehealth for Parkinson's disease management

“…Furthermore, it also implemented training exercises for patients. Their final system was able to detect FoG events with an average sensitivity and specificity of more than 95%, and mean detection latency of 0.34s in userdependent settings [327]. Jovanov et al ( , 2009) built a wearable, unobtrusive system for real-time gait monitoring, which consists of an inertial wearable sensor and wireless headset for the delivery of acoustic cues.…”