Bộ dữ liệu “quỹ đạo hình chiếu của trọng tâm” từ bệnh nhân có và không bị rối loạn thăng bằng được thu thập bằng thiết bị đánh giá thăng bằng. Có tổng số 78 người tham gia ở cả nhóm già và trẻ. Tất cả người tham gia được yêu cầu đứng trên thiết bị ít nhất hai lần, trong 45 giây cho mỗi lần đo, với trạng thái chân mở và chân khép lại. Căn cứ vào hồ sơ bệnh án và tình trạng sức khỏe của từng người tham gia, mỗi người tham gia sẽ thuộc một trong 2 nhóm: người bình thường và người mắc rối loạn thăng bằng.
Những người tham gia trong nhóm “rối loạn thăng bằng” phải có những đặc điểm sau:
60
- Được chẩn đoán mắc bệnh có triệu chứng rối loạn thăng bằng, điển hình là rối loạn tiền đình, cao huyết áp, BPPV, thiểu năng tuần hoàn não…
- Ở lại bệnh viện ít hơn một tuần (điều này đảm bảo họ không phải trải qua quá nhiều thủ tục điều trị)
- Lúc thực hiện đo vẫn có biểu hiện của trạng thái không ổn định và chóng mặt.
Những người tham gia trong nhóm “bình thường” đảm bảo các đặc điểm: - Không được chẩn đoán với bất kỳ bệnh nào liên quan đến rối loạn thăng
bằng và hiếm khi cảm thấy chóng mặt và không ổn định.
- Không có bất kỳ chấn thương ở chân/xương nào cản trở họ đứng trên thiết bị.
- Không sử dụng chất kích thích trước khi đo.
Sau mỗi lần đo, tập hợp các điểm (x,y) được lưu vào file excel (Hình 3.2)
61
Hình 3.3 File excel dữ liệu có chứa dữ liệu lỗi
Mỗi lần đo sẽ tương ứng với 1 file excel. 1 file excel chứa 300 mẫu (x,y) lấy theo thời gian. Khi bắt đầu đứng lên thiết bị, hoặc đổi tư thế, người tham gia sẽ bị ảnh hưởng, vì thế, sẽ loại bỏ những dữ liệu lấy trong khoảng 10-15s đầu. 200 cặp dữ liệu (x,y) lấy trong 30 giây ở phần giữa hoặc cuối sẽ được giữ lại để đưa vào xử lý.
Trung bình của x, y, được ký hiệu là 𝑥̅ and 𝑦̅ được sử dụng làm gốc cho hệ trục tọa độ mới của hình chiếu điểm trọng tâm xuống mặt phẳng lực. Theo Tiến sỹ Thomas E. Prieto, cặp dữ liệu này có thể được chuyển đổi thành những thông số có ý nghĩa hơn trong y khoa như: mean distance, rms distance, range, mean velocity, 95% confident circle area, 95% confident ellipse area, sway area, mean frequency, fractal dimension, total power,… [19] Trong khuôn khổ luận văn, chỉ một số thông số được chọn để nghiên cứu. Mục đích của việc nghiên cứu là chỉ ra sự ảnh hưởng của các thông số này đối với 2 nhóm đối tượng nghiên cứu được trình bày ở trên, bao gồm nhóm người có vấn đề về rối loạn thăng bằng và nhóm người không bị rối loạn thăng bằng (nhóm người bình thường). Nhóm thứ nhất
62
gồm 28 người mắc các chứng liên quan đến rối loạn thăng bằng, nhóm còn lại bao gồm 50 người khỏe mạnh, hiện không mắc các chứng rối loạn thăng bằng. Mỗi cá nhân sẽ có một bộ dữ liệu, bao gồm các thông số: mean distance, mean distance x, mean distance y, RMS distance, RMS distance x, RMS distance y, mean velocity, mean velocity x, mean velocity y, mean frequency, mean frequency x, mean frequency y, 95% confidence circle area, 95% confidence ellipse area and sway area, được tính toán từ các cặp dữ liệu (x,y) kể trên.
Khi xem xét từng tham số, cần phải so sánh giá trị trung bình của hai nhóm, vì vậy một phương pháp có tên là “independent sample T-test” (kiểm tra các mẫu độc lập) được sử dụng. Khi xem xét từng tham số, independent sample T-test được sử dụng để kiểm tra xem giá trị trung bình của hai nhóm đối với mỗi tham số có khác nhau về mặt thống kê hay không. Có một số công cụ để thực hiện kiểm tra các mẫu độc lập , trong đó SPSS được chọn cho nghiên cứu này. Một mục tiêu khác của luận văn là sử dụng SVM để phân loại người có và không có rối loạn thăng bằng, yêu cầu sử dụng tham số trên làm đầu vào của SVM. Các yếu tố đầu vào của SVM bao gồm các thuộc tính có tác động rõ rệt đến sự cân bằng của con người. Theo giá trị thử nghiệm independent sample T-test, nếu có bất kỳ tham số nào làm cho giá trị trung bình của hai nhóm không khác nhau, nó sẽ tạm thời bị bỏ qua và phần còn lại sẽ được coi là đầu vào của SVM. Nếu không, tất cả tham số sẽ được sử dụng trong SVM.
Tất cả tính toán được thực hiện trên điểm tọa độ mới, nhưng vẫn dựa trên tọa độ (x,y) được lấy từ file excel. (x,y) được chuyển đổi thành (X, Y) dựa trên gốc
tọa độ mới của hình chiếu điểm trọng tâm lên mặt phẳng đo (𝑥̅, 𝑦̅).
X = x - 𝑥̅, Y = 𝑦̅
RD[n] = [X[n]2 + Y[n]2 ]1/2, n = 1,...,N (3-1)
Trong đó, RD là khoảng cách của mỗi điểm có tọa độ (X, Y) đến gốc tọa độ mới.
63
N là số mẫu của mỗi dữ liệu. (Ở đây, N=200)
Các thông số về khoảng cách tiếp theo là “mean distance” (MD) và “RMS distance”. MD là khoảng cách trung bình từ mỗi điểm (X,Y) đến gốc tọa độ mới. RMS distance là độ lệch chuẩn của tập dữ liệu. Các thông số được tính như sau:
Mean distance = 1/N ∑ 𝑹𝑫[𝒏] (3-2)
RMS distance = [1/N ∑ 𝑹𝑫[𝒏]𝟐]1/2 (3-3)
Khi chỉ xét theo một hướng x hoặc y, MD và RMS distance được tính như sau:
Mean distance x = 1/N ∑ |𝑿[𝒏]| (3-4)
RMS distance x = [1/N ∑ 𝑿[𝒏]𝟐]1/2 (3-5)
Tổng quãng đường mà hình chiếu trọng tâm vẽ ra trên mặt phẳng đo được gọi là “total excursion” hay “total path”, được tính:
Total path = ∑𝑵−𝟏[(𝑿[𝒏 + 𝟏] − 𝑿[𝒏])𝟐+ (𝒀[𝒏 + 𝟏] − 𝒀[𝒏])𝟐]𝟏/𝟐
𝒏=𝟏 (3-6)
Tương tự với hướng x hoặc y:
Total path x = ∑𝑵−𝟏|𝑿[𝒏 + 𝟏] − 𝑿[𝒏]|
𝒏=𝟏 (3-7)
Vận tốc trung bình, “mean velocity”, là khoảng cách mà điểm rơi trọng tâm di chuyển được trong một đơn vị thời gian. Được tính bởi công thức:
v = Total path / T (3-8)
Thông số tiếp theo là “95% confidence circle”, được hiểu là đường tròn bao
quanh 95% điểm rơi trọng tâm, tính từ gốc tọa độ mới. Tương tự với “95% confidence ellipse”. Các thông số có công thức:
Area CC = π (MD + z0.5sRD)2 (3-9)
Area CE = 2π F.05[2, n-2][sx2sy2 – sxy2]1/2 (3-10)
Trong đó, sRD, sx, sy là các giá trị độ lệch chuẩn của RD, X và Y. sxy là hiệp
64
Tiếp theo là “sway area” là diện tích ước tính được bao quanh bởi quỹ đạo điểm rơi trọng tâm trên một đơn vị thời gian.
Sway area = 𝟏
𝟐𝑻∑𝑵−𝟏𝒏=𝟏|𝑿[𝒏 + 𝟏]𝒀[𝒏] + 𝑿[𝒏]𝒀[𝒏 + 𝟏]| (3-11)
Thông số cuối cùng được xét là “mean frequency”, hay còn gọi “rotation frequency”, là tần số góc, được tính bằng vòng/giây, hoặc Hz. Được tính khi điểm rơi trọng tâm đi được một vòng tròn có bán kính bằng khoảng cách trung bình MD.
Mean f =𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒑𝒂𝒕𝒉
𝟐𝝅𝑴𝑫 𝑻 = 𝒗
𝟐𝝅𝑴𝑫 (3-12)
Tất cả file excel của các lần đo đều được chuyển đổi thành các thông số như trên. Được tập hợp trong một file excel tổng với các cột như: ghi chú tên và tình trạng bệnh, Mean distance, Mean distance x, Mean distance y, Rms distance, Rms distance x, Rms distance y, Total excursion, Total excursion x, Total excursion y, Mean velocity, Mean velocity x, Mean velocity y, Mean frequency, Mean frequency x, Mean frequency y, 95% conf circle area, 95% conf ellipse area, Sway area.