CN103732198B - 康复装置 - Google Patents

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Abstract

康复装置(1)具备：头部安装部(30)，其配置于被检者的头皮表面；脑测量数据获取部(21)，其通过控制头部安装部(30)来获得与脑活动有关的脑测量数据；以及判断部(22)，其基于脑测量数据来判断被检者的脑是否能够想起与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动，该康复装置(1)的特征在于，还具备：运动传感器(41)，其安装于被检者的身体的一部分；身体测量数据获取部(31)，其从运动传感器(41)获得与被检者的身体的一部分的肢体动作有关的身体测量数据；以及警告部(32)，其在基于身体测量数据检测出存在与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作时，警告被检者停止身体的一部分的肢体动作。

Description

康复装置
技术领域
本发明涉及一种康复装置，更为详细地说涉及一种用于使由于脑中风后遗症等导致身体的一部分麻痹的患者(被检者)康复的康复装置。
背景技术
近年来，为了观察脑的活动情况，开发了一种利用光以非侵入方式简便地进行测量的脑功能光学成像装置。在这种脑功能光学成像装置中，利用配置在被检者的头皮表面上的送光探针向脑照射三种不同的波长λ1、λ2、λ3(例如，780nm、805nm以及830nm)的近红外光，并且利用配置在头皮表面上的受光探针分别检测从脑放出的各波长λ1、λ2、λ3的近红外光的强度(受光量信息)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)。
而且，为了根据以这种方式获得的受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)来求出脑部血流中的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]和脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]，例如利用ModifiedBeerLambert(修正的比尔-朗伯)定律生成关系式(1)、(2)、(3)所示的联立方程式，对该联立方程式进行求解(例如参照非专利文献1)。并且，根据氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]和脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]计算出总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])。
A(λ1)=Eo(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]…(1)
A(λ2)=Eo(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]…(2)
A(λ3)=Eo(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]…(3)
此外，Eo(λm)是波长为λm的光时的氧合血红蛋白的吸光度系数，Ed(λm)是波长为λm的光时的脱氧血红蛋白的吸光度系数。
在此，对送光探针和受光探针之间的距离(通道)与测量部位的关系进行说明。图4的(a)是表示一对送光探针和受光探针与测量部位的关系的截面图，图4的(b)是图4的(a)的俯视图。
将送光探针12压紧于被检者的头皮表面的送光点T，并且将受光探针13压紧于被检者的头皮表面的受光点R。然后，从送光探针12照射光，并且使从头皮表面放出的光入射到受光探针13。此时，关于光，从头皮表面的送光点T照射的光中的通过香蕉形状(测量区域)的光到达头皮表面的受光点R。由此，还能够在测量区域中特别获得与被检者的测量部位S有关的受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)，该被检者的测量部位S是离中点M深度为L/2的部位，该中点M为沿着被检者的头皮表面以最短距离将送光点T与受光点R相连接而得到的线L的中点，该L/2为沿着被检者的头皮表面以最短距离将送光点T与受光点R相连接而得到的线的距离的一半。
另外，在脑功能光学成像装置中，为了分别测量与脑的多处测量部位有关的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])，例如使用了近红外光谱仪等(例如，参照专利文献1)。
图5是表示以往的近红外光谱仪的概要结构的一例的框图。此外，为了便于观察，省略了若干根送光用光纤、若干根受光用光纤等。
近红外光谱仪101具有长方体形状的壳体11。
壳体11的内部具备射出光的光源2、驱动光源2的光源驱动机构4、对光进行检测的光检测器3、A/D(A/D转换器)5、送受光用控制部21、分析用控制部122以及存储器23。另外，在壳体11的外部具备64个送光探针12、64个受光探针13、64根送光用光纤14、64根受光用光纤15、具有监视器画面26a等的显示装置26以及键盘(输入装置)27。
光源驱动机构4根据从送受光用控制部21输入的驱动信号对光源2进行驱动。光源2例如是能够射出三种不同的波长λ1、λ2、λ3的近红外光的半导体激光器LD1、LD2、LD3等。
光检测器3是通过分别检测近红外光来经由A/D5向送受光用控制部21输出受光信号(受光量信息)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)的检测器，例如是光电倍增管等。
送光用光纤14和受光用光纤15是直径为2mm、长度为2m～10m的管状，能够沿轴向传播近红外光，从一端部入射的近红外光通过内部从另一端部射出，或者从另一端部入射的近红外光通过内部从一端部射出。
将一个送光用探针12和光源2的一个半导体激光器LD1、LD2、LD3以距离设定长度(2m～10m)的方式连接于一根送光用光纤14的两个端部。
将一个受光用探针13和光检测器3的一个光电倍增管以距离设定长度(2m～10m)的方式连接于一根受光用光纤15的两个端部。
在这种近红外光谱仪101中，为了使64个送光探针12和64个受光探针13以规定的排列与被检者的头皮表面相接触，使用支架(送受光部)30。图2是表示被插入64个送光探针和64个受光探针的支架30的一例的俯视图。
以纵向16个、横向16个的方式交替地配置送光探针12T1～12T64和受光探针13R1～13R64。由此，送光探针12和受光探针13的探针间隔固定，获得离头皮表面特定深度的受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)。此外，一般将通道设为30mm来进行使用，在通道为30mm的情况下，认为能够获得离通道的中点深度为15mm～20mm的受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)。即，离头皮表面深度为15mm～20mm的位置大致对应于脑表部位，获得与脑活动有关的受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)。
送受光用控制部21基于存储在存储器23中的控制表，在规定的时间内向光源驱动机构4输出对一个送光探针12发送光的驱动信号，并且利用光检测器3检测由受光探针13接收到的受光信号(受光量信息)。
其结果是，当如图2所示那样进行俯视时，总共收集232个(S1～S232)受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)。
然后，分析用控制部122基于总计232个受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)，使用关系式(1)、(2)、(3)，根据各波长(氧合血红蛋白的吸收波长和脱氧血红蛋白的吸收波长)的通过光强度，来求出氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])。
另外，近年来，关于用于使由于脑中风后遗症等导致麻痹的患者的麻痹部分(身体的一部分)有效地恢复的方法、装置正在推进研究。在此，提出了一种具备能够获得患者的脑的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb](脑测量数据)等的近红外光谱仪101的康复装置(例如，参照专利文献3)。
由此，当患者进行康复时，康复装置基于氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]等来判断患者的脑是否能够想起与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动，由此执行显示患者的脑能够想起脑活动的情况、用图表显示患者的脑能够想起脑活动的程度。
专利文献1：日本特开2001-337033号公报
专利文献2：日本特开2009-077841号公报
专利文献3：专利第4618795号公报
非专利文献1：Factorsaffectingtheaccuracyofnear-infraredspectroscopyconcentrationcalculationsforfocalchangesinoxygenationparameters,NeuroImage18,865-879,2003
发明内容
发明要解决的问题
但是，当进行康复时，即使想要使患者的脑想起与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动，患者也不会长时间活动麻痹部分，因此有时引起与康复对象的运动内容(麻痹部分的运动)不对应的肢体动作(与麻痹部分不同的头部、臂部等的肢体动作)。因此，在脑测量数据中有时混入由与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作(与麻痹部分不同的头部、臂部等的肢体动作)引起的伪像、噪声，康复装置的判断结果有时不正确。
因此，本发明的目的在于提供如下一种康复装置：在被检者发生了与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作(与麻痹部分不同的头部、臂部等的肢体动作)的情况下进行警告，由此能够获取没有混入伪像、噪声的正确的脑测量数据，被检者能够有效地进行康复。
用于解决问题的方案
用于解决上述问题而完成的本发明的康复装置，具备：头部安装部，其配置于被检者的头皮表面；脑测量数据获取部，其通过控制上述头部安装部来获得与脑活动有关的脑测量数据；以及判断部，其基于上述脑测量数据来判断上述被检者的脑是否能够想起与作为康复的对象的麻痹部分的运动内容对应的脑活动，该康复装置还具备：运动传感器，其安装于除上述麻痹部分以外的上述被检者的身体的一部分；身体测量数据获取部，其从上述运动传感器获得与上述被检者的身体的一部分的肢体动作有关的身体测量数据；以及警告部，其在基于上述身体测量数据检测出存在与作为上述康复的对象的运动内容不对应的肢体动作时，警告上述被检者停止身体的一部分的肢体动作。
发明的效果
根据本发明的康复装置，在被检者进行康复之前，将头部安装部配置于被检者的头皮表面。另外，将运动传感器安装于与麻痹部分(例如手)不同的被检者的身体的一部分(例如头)。然后，被检者想起作为康复而要进行的麻痹部分的运动内容(手的运动)。此时，脑测量数据获取部从头部安装部获得与脑活动有关的脑测量数据，并且身体测量数据获取部从运动传感器获得与被检者的身体的一部分(头)的肢体动作有关的身体测量数据。由此，警告部在检测出存在与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作(不是手而是头的运动)时，警告被检者停止身体的一部分(头)的肢体动作。其结果，被检者能够领会身体的一部分(头)正在进行肢体动作，从而使身体的一部分(头)的肢体动作停止。
另一方面，警告部在不存在与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作(不是手而是头的运动)时不进行警告，因此被检者继续想起作为康复的对象的运动内容(手的运动)。
如上所述，根据本发明的康复装置，能够获取没有混入伪像、噪声的正确的脑测量数据，被检者能够有效地进行康复。
(用于解决其它问题的方案以及效果)
另外，关于本发明的康复装置，也可以上述运动内容是使上述被检者的作为麻痹部分的手活动，上述运动传感器安装于上述被检者的头部。
进一步地，关于本发明的康复装置，也可以上述头部安装部是具有配置于上述头皮表面的至少一个送光探针和配置于上述头皮表面的至少一个受光探针的送受光部，上述脑测量数据获取部通过以使上述送光探针对上述头皮表面照射光并且上述受光探针检测从上述头皮表面放出的光的方式进行控制，来获得上述脑测量数据。
附图说明
图1是表示作为本发明的一个实施方式的康复装置的结构的框图。
图2是表示被插入送光探针和受光探针的支架的一例的俯视图。
图3是用于说明康复方法的一例的流程图。
图4是表示一对送光探针和受光探针与测量部位的关系的图。
图5是表示以往的近红外光谱仪的概要结构的一例的框图。
具体实施方式
下面，使用附图来说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于如以下说明那样的实施方式，当然在不脱离本发明主旨的范围内包含各种方式。
图1是表示作为本发明的一个实施方式的康复装置的结构的框图。此外，对与近红外光谱仪101相同的部件附加相同的附图标记。
康复装置1具有长方体形状的壳体11。在壳体11的内部具备射出光的光源2、驱动光源2的光源驱动机构4、对光进行检测的光检测器3、A/D(A/D转换器)5、42、送受光用控制部(脑测量数据获取部)21、分析用控制部(判断部)22、运动传感器控制部(身体测量数据获取部)31、警告部32以及存储器23，并且在壳体11的外部具备64个送光探针12、64个受光探针13、64根送光用光纤14、64根受光用光纤15、运动传感器41、具有监视器画面26a等的显示装置26以及键盘(输入装置)27。
另外，康复装置1具备如图2所示的支架30。
在此，在本实施方式中，为了确定患者(被检者)的脑是否能够想起与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动，使用以三种不同的波长λ1、λ2、λ3的近红外光计量出的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])的值来作为脑测量数据。另外，设为患者想起交替地握住和松开由于脑中风后遗症等导致麻痹的手(身体的一部分)的动作来作为设为康复的对象的运动内容，并且通过想起而进行交替地握住和松开麻痹的手的动作。
在此，在存储器23中，将表示与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动的脑测量数据预先存储为用于判断是否想起与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动的判断用数据。判断用数据例如是以下动作所得到的数据：当健康的被检者进行作为康复的对象的运动内容时，计量各脑坐标位置处的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])的值，由此存储具有特征的脑坐标位置(x、y、z)处的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])的值。
例如，在健康的被检者进行了交替地握住和松开手的动作的情况下，当判断为在脑坐标位置(x1、y1、z1)处具有特征时，事先将脑坐标位置(x1、y1、z1)处的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])的值存储为在进行交替地握住和松开手的动作时得到的脑测量数据。此外，脑坐标位置(x、y、z)是用Talairach坐标、MNI(MontrealNeurologicInstitute)坐标表示的值。
当患者进行康复时，分析用控制部22基于总计232个受光量信息A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)，使用关系式(1)(2)(3)来根据各波长(氧合血红蛋白的吸收波长和脱氧血红蛋白的吸收波长)的通过光强度求出氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])。进而，分析用控制部22基于氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb](脑测量数据)等来判断患者的脑是否能够想起与交替地握住和松开手的动作(作为康复的对象的运动内容)对应的脑活动。
例如，在脑坐标位置(x、y、z)处，将氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])的值与判断用数据的值进行比较，来判断脑测量数据的值接近判断用数据的值的程度。此时，当脑测量数据的值处于判断用数据的规定的范围时，设为患者的脑能够想起与交替地握住和松开手的动作(作为康复的对象的运动内容)对应的脑活动。然后，分析用控制部22在监视器画面26a上进行表示判断结果的图像显示。由此，患者能够一边观察判断结果一边有效地进行康复。
并且，在本实施方式中，为了显示根据没有混入伪像、噪声的正确的脑测量数据得到的判断结果，具备用于安装于与麻痹部分(例如手)不同的患者的身体的一部分(例如，头部、臂部等)的运动传感器41。运动传感器41检测表示运动的身体测量数据B，由此将身体测量数据B经由A/D42输出到运动传感器控制部31，例如，该运动传感器41是3轴加速度传感器和3轴陀螺传感器的6轴运动传感器等。
当患者进行康复时，运动传感器控制部31进行以规定的时间间隔(例如1秒间隔)获取由运动传感器41检测出的身体测量数据B的控制。
当患者进行康复时，警告部32进行如下控制：在基于身体测量数据B检测出存在与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作时，警告患者停止身体的一部分的肢体动作。例如，尽管运动传感器41安装于患者的头部且患者想起交替地握住和松开手的动作，当身体测量数据B超过阈值时，在监视器画面26a上进行“禁止摇头”的图像显示。另一方面，当身体测量数据B为阈值以下时，在监视器画面26a上不进行表示警告的图像显示。
在此，说明患者利用康复装置1进行康复的康复方法。图3是用于说明康复方法的一例的流程图。
首先，在步骤S101的处理中，医生等在患者的头皮表面配置支架30，并且在患者的头部(与麻痹部分(手)不同的身体的一部分)安装运动传感器41。
接着，在步骤S102的处理中，指示患者想起交替地握住和松开手的动作(作为康复的对象的运动内容)。
接着，在步骤S103的处理中，送受光用控制部21基于存储在存储器23的控制表，在规定的时间内向光源驱动机构4输出对一个送光探针12发送光的驱动信号，并且利用光检测器3检测由受光探针13接收到的受光信号(脑测量数据)。
接着，在执行步骤S103的处理的同时，在步骤S104的处理中，运动传感器控制部31获取由运动传感器41检测出的身体测量数据B。
接着，在步骤S105的处理中，警告部32基于身体测量数据B来判断是否存在头的运动(与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作)。当判断为不存在头的运动(与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作)时，在步骤S106的处理中，分析用控制部22基于氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb](脑测量数据)等判断患者的脑是否能够想起与交替地握住和松开手的动作(作为康复的对象的运动内容)对应的脑活动。
当判断为患者的脑能够想起与交替地握住和松开手的动作(作为康复的对象的运动内容)对应的脑活动时，在步骤S107的处理中，分析用控制部22在监视器画面26a上不进行表示警告的图像显示，而进行表示“能够顺利想起”的图像显示。
另一方面，当判断为患者的脑不能想起与交替地握住和松开手的动作(作为康复的对象的运动内容)对应的脑活动时，在步骤S108的处理中，分析用控制部22在监视器画面26a上进行表示“不能想起”的图像显示。
另一方面，在步骤S105的处理中，当判断为存在头的运动(与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作)时，在步骤S109的处理中，警告部32在监视器画面26a上进行表示警告的图像显示，使得停止头的运动(与作为康复的对象的运动内容不对应的肢体动作)。
然后，在执行了步骤S107的处理或步骤S108的处理或步骤S109的处理中的某一处理之后，在步骤S110的处理中判断患者是否继续进行康复。在判断为患者继续进行康复时，返回到步骤S102的处理。也就是说，反复进行步骤S102～步骤S110的处理，直到判断为患者停止进行康复为止。
另一方面，当判断为患者停止进行康复时，使本流程结束。
如上所述，根据康复装置1，能够获取没有混入伪像、噪声的正确的脑测量数据，患者能够有效地进行康复。
<其它实施方式>
(1)在上述康复装置1中，示出了具有64个送光探针12和64个受光探针13的支架30，但也可以设为具有不同数量、例如9个送光探针和9个受光探针的支架。
(2)在上述康复装置1中，示出了使用以三种不同的波长λ1、λ2、λ3的近红外光计量的氧合血红蛋白的浓度与光路长度的积[oxyHb]、脱氧血红蛋白的浓度与光路长度的积[deoxyHb]以及总血红蛋白的浓度与光路长度的积([oxyHb]+[deoxyHb])的值来作为脑测量数据的结构，但也可以设为使用由脑电图计(EEG)等获取到的脑测量数据的结构。
(3)在上述康复装置1中，示出了在患者的头部安装一个运动传感器41的结构，但也可以将运动传感器41安装于患者的臂部，还可以设为在患者的臂部、脚部安装多个运动传感器41的结构。
(4)在上述康复装置1中，示出了当脑测量数据的值处于判断用数据的规定的范围时设为患者的脑能够想起与作为康复的对象的运动内容对应的脑活动的结构，但也可以设为用图表来显示患者的脑能够想起脑活动的程度的结构。
产业上的可利用性
本发明能够利用于由于脑中风后遗症等导致身体的一部分麻痹的患者(被检者)的康复所需的康复装置。
附图标记说明
1：康复装置；12：送光探针；13：受光探针；21：送受光部控制部(脑测量数据获取部)；22：分析用控制部(判断部)；30：支架(头部安装部)；31：运动传感器控制部(身体测量数据获取部)；32：警告部；41：运动传感器；T：送光点；R：受光点；M：测量点。

Claims (2)

1.一种康复装置，具备：
头部安装部，其配置于被检者的头皮表面；
脑测量数据获取部，其通过控制上述头部安装部来获得与脑活动有关的脑测量数据；以及
判断部，其基于上述脑测量数据来判断上述被检者的脑是否能够想起与作为康复的对象的麻痹部分的运动内容对应的脑活动，
该康复装置的特征在于，还具备：
运动传感器，其安装于除上述麻痹部分以外的上述被检者的身体的一部分；
身体测量数据获取部，其从上述运动传感器获得与上述被检者的身体的一部分的肢体动作有关的身体测量数据；以及
警告部，其在基于上述身体测量数据检测出存在与作为上述康复的对象的麻痹部分的运动内容不对应的肢体动作时，警告上述被检者停止上述身体的一部分的肢体动作，
其中，上述头部安装部是具有配置于上述头皮表面的至少一个送光探针和配置于上述头皮表面的至少一个受光探针的送受光部，上述脑测量数据获取部通过以使上述送光探针对上述头皮表面照射光并且上述受光探针检测从上述头皮表面放出的光的方式进行控制，来获得上述脑测量数据。
2.根据权利要求1所述的康复装置，其特征在于，
上述运动内容是使上述被检者的作为麻痹部分的手活动，
上述运动传感器安装于上述被检者的头部。
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