ניתוח כתב יד דיגיטלי של תווים בחולים סינים עם פגיעה קוגניטיבית קלה
Summary
מחקר זה הציע ניתוח כתב יד דיגיטלי של תווים אצל אנשים עם ליקוי קוגניטיבי קל כדי למצוא מידע רב יותר ממה שנחשף על ידי ניתוח כתב יד מסורתי עיפרון-נייר.
Abstract
כמות הולכת וגדלה של ראיות מראה כי ליקויים קוגניטיביים ותפקוד לקוי של התנועה אינם מופרדים. חולים עם פגיעה קוגניטיבית קלה (MCI) יכולים להתבטא בהפרעות מוטוריות עדינות של הגפיים העליונות. כתב יד הוא פעילות אנושית מורכבת וייחודית הכוללת תיאום מוטורי וקוגניטיבי כאחד. חוקרים ממדינות המערב גילו כי חולים עם MCI יש תכונות כתב יד חריג. עם זאת, לא נערכו מחקרים רלוונטיים באוכלוסייה הסינית. בשל תופעת התרבות הצולבת של כתב יד, מטרת המחקר היא למצוא משימות כתב יד חדשות כדי להדגים את ההבדלים בתכונות כתב היד בין חולים קשישים עם MCI ואנשים בריאים המותאמים לגיל.
Introduction
פגיעה קוגניטיבית קלה (MCI) נחשבת לשלב קוגניטיבי מעבר אך ניווני בהדרגה שקדם להתפרצות מחלת האלצהיימר (AD)1. דווח כי שיעור התקדמות לספירה בשנה הוא 15% בעוד כמעט 75% ממקרי MCI מתונים וחמורים עשויים להישאר לא מאובחנים2. מחקרים אחרונים דיווחו כי חולים עם MCI מתקשים בהיבטים מסוימים של משימות מוטוריות עדינות3, ואלה חולים שהראו הפרעות מוטוריות, כגון הליכה איטית, היו בסיכון גבוה לדמנציה4.
כתב יד הוא פעילות אנושית מורכבת הכרוכה בתערובת מורכבת של רכיבים קוגניטיביים, קינסתטיים ותפיסתיים-מוטוריים כולל תפיסה חזותית וקינסתטית, תכנון מוטורי, תיאום עין-יד, אינטגרציה חזותית-מוטורית, צניעות ומיומנויות ידניות1. ניתוח כתב יד נוצל כדי לזהות תפקוד קוגניטיבי ומוטורי בסוגים רבים של מחלות ניווניות, כגון לספירה ומחלת פרקינסון (PD)5. בנוסף, היבטים מסוימים של בעיות בכתב יד דווחו להיות אינדיקטור עבור MCI הקשורים התקדמות המחלה6. מכיוון שרוב האוכלוסייה משתמשת בשפה, מחקרים החוקרים ניתוח כתב יד בדוברי סינית (במיוחד תווים סיניים פשוטים) עדיין חסרים.
היו כמה מאמרים שחקרו חריגות בכתב יד או “agraphia” אצל אנשים עם MCI. לדוגמה, על ידי שימוש בשיטות המסורתיות של עיפרון-נייר, ג’ואו ועמיתיו ניסו לחשוף את יכולות הכתיבה המובהקת בין חולים עם MCI לבין אנשים ללא MCI. ההבדלים בין הקבוצות לא היו ברורים, למעט שגיאות כתיבה7. Kawa et al. נמצאו תכונות כתב יד בחולים עם MCI באמצעות עט חכם, אשר יכול לנתח באופן דינמי את מהירות השבץ והעט במהלך הכתיבה2. חומרת WACOM ותוכנת MovAlyzeR יכולות לזהות מידע רב יותר בזמן אמת בהשוואה לשיטות עיפרון ונייר מסורתיות ושיטות נייר חכמות. לכן, נתוני כתב יד דינאמיים, כגון לחץ עט כלפי מטה, מהירות, האצה ואידיוט, נמצאו כמוקד חדש של ניתוח כתב יד ביחס לנתונים סטטיים, כגון גודל אות ורווח בין מילים2.
עם זאת, תופעה נוספת שלא ניתן להתעלם ממנה היא ההשפעה הבין-תרבותית של כתב היד. מערכות הכתיבה של עמים שונים אינן תמיד זהות (למשל, אותיות באנגלית נכתבות משמאל לימין ואילו אותיות עבריות נכתבות מימין לשמאל)8. בנושא זה, אפילו ביקורות אישרו את האפקטיביות של ניתוח כתב יד9,10 בשפות אלפביתיות, והפער הרחב בין תווים סיניים לאותיות מערביות עיכב את יכולת ההחלפה של ניתוח כתב יד בשיטות ובתוצאות11 מחקרים אלה.
קיימים מספר הבדלים עיקריים בין שפות מערביות (למשל, אנגלית) וסינית. ראשית, יש הרבה יותר תנועות אופקים של קצה העט במהלך כתיבת אופי סיני לעומת כתיבת מכתב12. שנית, בניגוד לשפת האלפבית, המשויכת לפונומים, סינית נחשבת ללוגוגרפית7. כתוצאה מכך, לרוב התווים הסיניים יש סדר שבץ ייחודי משלהם, ויש להגביל את הרוחב והגובה של משיכות. אחרת, רוחב וגבהים בלתי מוגבלים עלולים לגרום לבלתי לגיטימיות מוגברת11 (” 
” ו ” ” הם תווים 
סיניים שונים לחלוטין. כמו כן, ” 
“, ” ” ו ” הם תווים 
סיניים שונים).
” (מבוטא “Zheng”) הוא אופי סיני טיפוסי, פשוט, נפוץ כי כמעט כל דובר סינית עם רמה חינוכית של שנתיים יכול לקרוא ולכתוב. זה נבחר כמשימה כתיבה במחקרים קודמים ניתוח כתב ידסינית 6,12. החוקרים החליטו להשתמש ב ” ” כמשימה שכותבת ” מכיוון שהיא “מרובעת” ומורכבת מחמש משיכות, כולן אופקיות (#1, #3, #5 קו, משמאל לימין) או אנכית (#2, #4 קו, מלטה)(איור 1). על פי מחקרים מוטוריים עדינים רבים, מילוי שבץ #3 (אופקים) ואת #4 שבץ (אנכי) דורש תנועות פרק כף יד ואצבע טהורות, בהתאמה6,12,13. כתוצאה מכך, מהירות השבץ של שתי המשיכות יכולה להיות ביטוי נאות14.
בנוסף, לחץ עט במהלך כתב יד הוא תכונת כתב יד שהוכח כי היא עולה על תכונות קינמטיות אחרות בהשתקפותשליטהמוטורית 5,15. עם זאת, אין מחקרים רלוונטיים בחולים סינים, אם כי תוצאות חיוביות אושרו על ידי קבוצות מחקר מצ’כיה, ספרד, ישראל ומדינות אחרות8,16,17.
החתימה שימשה בדרך כלל כמטלת כתב יד במחקרים רבים5. באופן כללי, חתימה דורשת חשיבה מועטה או זמן אוויר18. “באוויר” מוגדר כ כאשר הלחץ של קצה העט על המסך הוא 0 במהלך כתב היד, ו”זמן באוויר” הוא סכום הזמן “באוויר” במהלך כתב היד. אנשים הסובלים מהפרעות נוירופסיכיאטריות רבות עשויים להיות ליקויים בשליטה פסיכומוטורית, ולכן הם מפגינים זמן מוגבר באוויר של החתימה. כך למשל, רוזנבלום ואח’ מצאו כי חולים ישראלים עם דיכאון ופרקינסון הראו זמן ארוך יותר באוויר בהשוואה לבקרות בריאות במהלך כתיבת שמם בעברית8,19. מכיוון שלדמויות סיניות יש צורה משלהן, במחקר זה הוחלט להשתמש בצב באורך האוויר בפילוח בין תווים במהלך כתיבת השם כפרמטרים אינדיקטיביים פוטנציאליים. טורטואוזיות, המוגדרת על ידי היחס בין אורך הקשת למרחק האוקלידי בין נקודות קצה, היא מדד של עקמומיות, ולכן אינדקס החלקות של פלט כתיבה ספציפי20.
Protocol
Representative Results
Discussion
השלבים הקריטיים בפרוטוקול מאשרים את הקריאות של ” ” . בפירוט, בתוך תו שלם, קו #3 צריך להיות קצר יותר מאשר משיכות אופקים אחרים, ואת קו #4 צריך להיות קצר יותר מאשר קו #2. באופן ספציפי יותר, דרושים משאבים קשב יותר במהלך הכתיבה של #3 שבץ ו #<…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לפרופסור הנס-ליאו טיולינגס מחברת Neuroscript LLD על התמיכה בטכנולוגיה הדיגיטלית.
מחקר זה נתמך על ידי קרן וו ג’יפינג (גרנט מס’: 320.6750.18456).
Materials
| Microsoft | Surface Pro 2 | computer | |
| MovAlyeR | 3.4 | software | |
| WACOM | Cintiq | digitizer |
Riferimenti
- Werner, P., et al. Handwriting process variables discriminating mild Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment. Journals of Gerontology. 61 (4), 228-236 (2006).
- Kawa, J., et al. Spatial and dynamical handwriting analysis in mild cognitive impairment. Computers in Biology and Medicine. 82, 21-28 (2017).
- De Paula, J. J., et al. Impairment of fine motor dexterity in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease dementia: association with activities of daily living. Revista Brasilra De Psiquiatria. 38 (3), 235-238 (2016).
- Takehiko, D., et al. Combined effects of mild cognitive impairment and slow gait on risk of dementia. Experimental Gerontology. 110, 146-150 (2018).
- Impedovo, D., et al. Dynamic handwriting analysis for the assessment of neurodegenerative diseases: a pattern recognition perspective. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 12, 209-220 (2019).
- Yu, N. Y., et al. Characterization of the fine motor problems in patients with cognitive dysfunction – A computerized handwriting analysis. Human Movement Science. 65 (17), 30841-30842 (2019).
- Zhou, J., et al. Characteristics of agraphia in Chinese patients with Alzheimer’s disease and amnestic Mild Cognitive Impairment. Chinese Medical Journal. 129 (13), 1553-1557 (2016).
- Rosenblum, S., et al. Handwriting process variables among elderly people with mild major depressive disorder: a preliminary study. Aging Clinical & Experimental Research. 22 (2), 141-147 (2010).
- Caligiuri, M. P., et al. Signature dynamics in Alzheimer’s disease. Forensic Science International. 302, 109880 (2019).
- Thomas, M., et al. Handwriting analysis in Parkinson’s disease: current status and future directions. Movement Disorders Clinical Practice. 4 (6), 806-818 (2017).
- Leung, S. C., et al. A comparative approach to the examination of Chinese handwriting-The Chinese character. Journal of the Forensic Science Society. 25, 255-267 (1985).
- Ma, H. I., et al. Progressive micrographia shown in horizontal, but not vertical, writing in Parkinson’s disease. Behavioural Neurology. 27 (2), 169-174 (2013).
- Yan, J. H., et al. Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment deteriorate fine movement control. Journal of Psychiatric Research. 42, 1203-1212 (2008).
- Johnson, B. P., et al. Understanding macrographia in children with autism spectrum disorders. Research in Developmental Disabilities. 34 (9), 2917-2926 (2013).
- Afonso, O., et al. Writing difficulties in Alzheimer’s disease and Mild Cognitive Impairment. Reading and Writing. 32 (1), 217-233 (2019).
- Drotár, P., et al. Evaluation of handwriting kinematics and pressure for differential diagnosis of Parkinson’s disease. Artificial Intelligence in Medicine. 67, 39-46 (2016).
- Garre-Olmo, J., et al. Kinematic and pressure features of handwriting and drawing: preliminary results between patients with mild cognitive impairment, Alzheimer disease and healthy controls. Current Medicinal Chemistry. 14, 960-968 (2017).
- Cohen, J., et al. Digital clock drawing: differentiating “thinking” versus “doing” in younger and older adults with depression. Journal of the International Neuropsychological Society. 20 (9), 920-928 (2014).
- Rosenblum, S., et al. Handwriting as an objective tool for Parkinson’s disease diagnosis. Journal of Neurology. 260 (9), 2357-2361 (2013).
- Grace, N., et al. Do handwriting difficulties correlate with core symptomology, motor proficiency and attentional behaviours. Journal of Autism and Developmental Disorders. 47 (4), 1-12 (2017).
- Petersen, R. C. Mild cognitive impairment as a diagnostic entity. Journal of Interactive Marketing. 256 (3), 183-194 (2004).
- Ishikawa, T., et al. Handwriting features of multiple drawing tests for early detection of Alzheimer’s Disease: A preliminary result. Studies in Health Technology and Informatics. 264, 168-172 (2019).
- Herold, F., et al. Thinking while moving or moving while thinking-concepts of motor-cognitive training for cognitive performance enhancement. Frontiers in Aging Neuroscience. 10, 228 (2018).
