Analysis of kinematic and dynamic data inherent to hemiparesis through knowledge discovery in databases

Em virtude de uma elevada expectativa de vida mundial, faz-se crescente a probabilidade de ocorrer acidentes naturais e traumas físicos no cotidiano, o que ocasiona um aumento na demanda por reabilitação. A terapia física, sob o paradigma da reabilitação robótica com serious games, oferece maior motivação e engajamento do paciente ao tratamento, cujo emprego foi recomendado pela American Heart Association (AHA), apontando a mais alta avaliação (Level A) para pacientes internados e ambulatoriais. No entanto, o potencial de análise dos dados coletados pelos dispositivos robóticos envolvidos é pouco explorado, deixando de extrair informações que podem ser de grande valia para os tratamentos. O foco deste trabalho consiste na aplicação de técnicas para descoberta de conhecimento, classificando o desempenho de pacientes diagnosticados com hemiparesia crônica. Os pacientes foram inseridos em um ambiente de reabilitação robótica, fazendo uso do InMotion ARM, um dispositivo robótico para reabilitação de membros superiores e coleta dos dados de desempenho. Foi aplicado sobre os dados um roteiro para descoberta de conhecimento em bases de dados, desempenhando pré-processamento, transformação (extração de características) e então a mineração de dados a partir de algoritmos de aprendizado de máquina. A estratégia do presente trabalho culminou em uma classificação de padrões com a capacidade de distinguir lados hemiparéticos sob uma precisão de 94%, havendo oito atributos alimentando a entrada do mecanismo obtido. Interpretando esta coleção de atributos, foi observado que dados de força são mais significativos, os quais abrangem metade da composição de uma amostra.As a result of a higher life expectancy, the high probability of natural accidents and traumas occurences entails an increasing need for rehabilitation. Physical therapy, under the robotic rehabilitation paradigm with serious games, offers the patient better motivation and engagement to the treatment, being a method recommended by American Heart Association (AHA), pointing the highest assessment (Level A) for inpatients and outpatients. However, the rich potential of the data analysis provided by robotic devices is poorly exploited, discarding the opportunity to aggregate valuable information to treatments. The aim of this work consists of applying knowledge discovery techniques by classifying the performance of patients diagnosed with chronic hemiparesis. The patients, inserted into a robotic rehabilitation environment, exercised with the InMotion ARM, a robotic device for upper-limb rehabilitation which also does the collection of performance data. A Knowledge Discovery roadmap was applied over collected data in order to preprocess, transform and perform data mining through machine learning methods. The strategy of this work culminated in a pattern classification with the abilty to distinguish hemiparetic sides with an accuracy rate of 94%, having eight attributes feeding the input of the obtained mechanism. The interpretation of these attributes has shown that force-related data are more significant, comprising half of the composition of a sample