CN105407800A - 脑功能障碍评价方法、脑功能障碍评价装置及其程序 - Google Patents

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Abstract

脑功能障碍评价装置(100)具备:身体运动指示部(10),通过身体运动提示装置(2)对被检者提示应实施的身体运动;身体运动数据取得部(20),通过身体运动检测传感器(3)取得被检者进行了的身体运动数据;身体运动正确度计算部(30),根据该取得的身体运动数据,计算被检者的身体运动的位置正确度以及时间序列正确度;以及认知障碍度评价部(40),通过将根据该计算出的位置正确度以及时间序列正确度得到的表示被检者的身体运动的正确度的值与表示健康者的身体运动的正确度的统计数据进行比较,评价被检者的认知障碍度。

Description

脑功能障碍评价方法、脑功能障碍评价装置及其程序
技术领域
本发明涉及评价以认知功能降低为首的脑功能障碍的程度的技术。
背景技术
近年来,伴随高龄化社会的发展,痴呆症的患者数量增加,据说当前在国内有200万人的痴呆症患者。痴呆症产生记忆障碍、定向障碍、学习障碍等,给日常生活带来很大的影响。另外,还发现谩骂、暴力、徘徊、秽亵行为等问题行动的情况。进而,在末期,表现出小碎步行走、前倾姿势等运动障碍,最终陷入到卧床不起的状态。
在痴呆症中,除了阿尔茨海默型痴呆症、脑血管性痴呆症、路易体型痴呆症这三大痴呆症以外,还有与帕金森病等运动障碍、抑郁症、统合失调症等精神疾患并发而认知功能降低的情况。如果能够通过诊断确定痴呆症的种类,则能够实施与其匹配的药物疗法等适合的治疗。不论哪种痴呆症都能够通过早期发现并施予适合的药物而在轻度的状态下就抑制发展。由此,需要以发展为痴呆症的可能性高的健康高龄者为对象,进行用于早期发现痴呆症的筛选检查。
关于痴呆症的诊断,如长谷川式量表、MMSE(MiniMentalStateExamination:简易精神状态检查表)等那样,调查记忆、判断等认知功能的检查是主流。但是,关于这些诊断方法,医生仅面对面实施几分钟~几十分钟,所以不能说适合于以多个被检者为对象的筛选检查。
另外,还进行使用CT(ComputedTomography:计算机断层扫描)、MRI(MagneticResonanceImaging:磁共振成像)来调查脑有无萎缩的方法、使用SPECT(SinglePhotonEmissionComputedTomography:单光子发射计算机断层成像)、PET(PositronEmissionTomography:正电子发射断层扫描)来调查作为痴呆症的原因物质的β淀粉样蛋白的积蓄状况的方法等基于脑图像测量的诊断。但是,这些脑图像测量检查费高昂且检查时间也长,所以不能说适合于以多个被检者为对象的筛选检查。
考虑这样的问题,例如专利文献1、专利文献2、非专利文献1等中公开了通过使用带触摸面板传感器的平板计算机,不依赖于医生,而简易地评价被检者的认知功能的评价系统的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-217797号公报
专利文献2:日本特开2011-083403号公报
非专利文献
非专利文献1:RobbinsT.W.,其它5名,“CambridgeNeuropsychologicalTestAutomatedBattery(CANTAB):afactoranalyticstudyofalargesampleofnormalelderlyvolunteers”,DementiaandGeriatricCognitiveDisorders,Switzerland,1994,Vol.5,No.5,pp.266-281
发明内容
在专利文献1、专利文献2、非专利文献1等所公开的简易的认知功能的评价系统中,检查被检者将显示在显示画面上并在之后消去的对象的名称、形状、数量等记住了何种程度。即,以往的认知功能的评价系统偏向于评价被检者的记忆能力或者与记忆关联的判断能力等。特别是,未评价被检者的身体的运动能力。
一般,认为如果认知功能受到障碍,则四肢的协调动作、追随外部刺激的身体运动变得困难。另外,易于通过进行精细性特别高的运动的手指来早期观察到这样的身体运动的功能降低。因此,如果通过电子设备测量手指的运动,则有能够根据其结果早期地发现痴呆症的可能性。
因此,本发明提供一种能够容易地评价以认知功能降低为首的脑功能障碍的程度的脑功能障碍评价方法、脑功能障碍评价装置及其程序。
本发明的脑功能障碍评价方法,其特征在于,数据处理装置与身体运动提示装置以及身体运动检测传感器连接,所述身体运动提示装置提示使被检者进行的身体运动,所述身体运动检测传感器检测所述被检者根据提示的所述身体运动而进行了的身体运动的身体运动数据,所述数据处理装置执行:身体运动指示步骤,生成使所述被检者实施的身体运动指示数据,经由所述身体运动提示装置对所述被检者提示基于所生成的所述身体运动指示数据的身体运动,并指示其实施;身体运动数据取得步骤,经由所述身体运动检测传感器按照时间序列取得所述被检者进行的身体运动的身体运动数据;身体运动正确度计算步骤,根据所述身体运动指示数据和所述身体运动数据,计算所述被检者的身体运动的位置正确度以及时间序列正确度;以及认知障碍度评价步骤,通过将根据计算出的所述位置正确度以及时间序列正确度求出的表示所述被检者的身体运动的正确度的值与预先取得的表示健康者的身体运动的正确度的统计数据进行比较,评价所述被检者的认知障碍度。
因此,本发明提供能够容易地评价以认知功能降低为首的脑功能障碍的程度的脑功能障碍评价方法、脑功能障碍评价装置及其程序。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的脑功能障碍评价装置整体结构的例子的图。
图2是示出在脑功能障碍评价程序起动时所显示的被检者登记信息显示画面的例子的图。
图3是示出通过身体运动任务选择部显示的身体运动任务选择画面的例子的图
图4是示出通过指示数据提示部在身体运动提示装置中提示的伸臂任务指示画面的例子的图。
图5是示出通过指示数据提示部在身体运动提示装置中提示的伸臂任务指示画面的变形例的图。
图6是示意地示出使用多变量解析来评价认知障碍度的例子的图。
图7是示意地示出图6所示的评价认知障碍度S的例子的变形例的图。
图8是示出通过校准部在身体运动提示装置中提示的校准指示画面的例子的图,(a)是视觉校准用的指示画面的例子,(b)是听觉校准用的指示画面的例子,(c)是运动能力校准用的指示画面的例子。
图9是示出某个被检者的认知障碍度的经时变化曲线的例子的图。
图10是示出在身体运动提示装置中提示的基于听觉刺激的单手韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图11是示出在身体运动提示装置中提示的基于听觉刺激的双手韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图12是示出在身体运动提示装置中提示的基于听觉刺激的双手交替韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图13是示出在身体运动提示装置中提示的基于视觉刺激的单手韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图14是示出在身体运动提示装置中提示的基于视觉刺激的双手韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图15是示出在身体运动提示装置中提示的基于视觉刺激的双手交替韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图16是示出在身体运动提示装置中提示的节拍器型韵律触摸任务指示画面的例子的图。
图17是示出在身体运动提示装置中提示的单手开闭指点击任务指示画面的例子的图。
图18是示出在身体运动提示装置中提示的双手开闭指点击任务指示画面的例子的图。
图19是示出在身体运动提示装置中提示的双手交替开闭指点击任务指示画面的例子的图。
图20是示出在进行开闭指点击任务的情况下制作的2个手指间距离L(t)的时间推移曲线的例子的图。
图21是示出在身体运动提示装置中提示的5个手指触摸任务指示画面的例子的图。
图22是说明5个手指触摸任务的一个使用例的图。
图23是示出在身体运动提示装置中提示的追随任务指示画面的例子的图。
图24是将追随目标图形的位置坐标和被检者的触摸位置坐标的关系表示为示意的时间推移变化曲线的例子的图,(a)是X坐标的时间推移变化的例子,(b)是Y坐标的时间推移变化的例子。
图25是示出本发明的实施方式的变形例的脑功能障碍评价装置的整体结构的例子的图。
(符号说明)
1、1a、1b:数据处理装置;2:身体运动提示装置;3:身体运动检测传感器;4、4b:操作输入装置;5、5b:输出装置;6:存储装置;7a、7b:通信装置;8:通信网络;10:身体运动指示部;11:身体运动任务选择部;12:指示数据生成部;13:指示数据提示部;20:身体运动数据取得部;21:检测数据取得部;22:校准部;30:身体运动正确度计算部;31:指示/检测数据比较部;32:位置正确度计算部;33:时间序列正确度计算部;40:认知障碍度评价部;41:认知障碍度计算部;42:认知障碍度输出部;60a、60b:数据发送接收部;70:认知障碍度输出部;100.100a:脑功能障碍评价装置;101:终端装置;102:服务器装置;110:被检者登记信息显示画面;120:身体运动任务选择画面;121:校验标志;210、210a:伸臂任务指示画面;211:黑圈图形;212、222:十字型图形;213、225、228、231、241、251:圆形图形;230:单手韵律触摸任务指示画面;230a:双手韵律触摸任务指示画面;230b:双手交替韵律触摸任务指示画面;240:单手韵律触摸任务指示画面;240a:双手韵律触摸任务指示画面;240b:双手交替韵律触摸任务指示画面;242:触摸指示图形;250:节拍器型韵律触摸任务指示画面;252:振子;253:扇形图形;260:单手开闭指点击任务指示画面;260a:双手开闭指点击任务指示画面;260b:双手交替开闭指点击任务指示画面;261:扇型图形;261:开闭运动指定区域;262、263:两端箭头;270:5个手指触摸任务指示画面;271:触摸指示区域;272:触摸指示图形;280:追随任务指示画面;281a:追随目标图形;282a:轨迹;301、305:轴;310:直线;311:缺损部;351:虚线;352:实线。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)。
另外,在以下说明的实施方式中,脑功能障碍是指出现所谓认知功能降低的全部(阿尔茨海默型痴呆症、脑血管性痴呆症、路易体型痴呆症、帕金森病、脑积水、抑郁症、统合失调症等)的总称,但包括脑卒中等所致的运动障碍等。另外,在实施方式的说明中,还有时将脑功能障碍简称为痴呆症。
<1.脑功能障碍评价装置100的结构>
图1是示出本发明的实施方式的脑功能障碍评价装置100的整体结构的例子的图。如图1所示,本发明的实施方式的脑功能障碍评价装置100是对包括未图示的CPU(CentralProcessingUnit:中央处理单元)、存储器而成的数据处理装置1结合身体运动提示装置2、身体运动检测传感器3、操作输入装置4、输出装置5、存储装置6等而构成的。
此处,身体运动提示装置2由例如液晶显示装置、声音输出装置(扬声器)等构成。
另外,身体运动检测传感器3由附加设置在上述液晶显示装置上的触摸面板传感器(画面接触型传感器)构成。
另外,操作输入装置4由例如键盘、鼠标等构成,但也可以由触摸面板传感器构成,在该情况下,操作输入装置4也可以兼作身体运动检测传感器3。
另外,输出装置5由例如液晶显示装置、打印机等构成,也可以兼作身体运动提示装置2。
另外,存储装置6由硬盘装置、SSD(SolidStateDisk:固态硬盘)等构成,存储确定预先储存的数据、程序。
另外,数据处理装置1具有通过未图示的CPU执行在未图示的存储器中存储的程序来具体化的身体运动指示部10、身体运动数据取得部20、身体运动正确度计算部30、认知障碍度评价部40等功能块。另外,此处所称的存储器由半导体存储器的RAM(RandomAccessMemory:随机存取存储器)等构成。在存储器中,根据需要,从存储装置6读出并载入要执行的程序,并且,存储运算处理中的数据。
接下来,说明构成数据处理装置1的各功能块的概要(详细后记)。
身体运动指示部10作为下位的功能块,构成为包括身体运动任务选择部11、指示数据生成部12、指示数据提示部13等。
身体运动任务选择部11在输出装置5(液晶显示装置等)中显示预先准备的身体运动任务的一览(参照后记的图3),根据由被检者或者其护理人员实施的操作输入装置4的输入操作,选择要实施的身体运动任务。
指示数据生成部12根据所选择的身体运动任务,生成对被检者提示的时间序列的身体运动指示数据。
指示数据提示部13经由身体运动提示装置2(液晶显示装置、声音输出装置等)对被检者提示所生成的时间序列的身体运动指示数据也就是被检者应实施的身体运动的内容。
身体运动数据取得部20构成为作为下位的功能块而包括检测数据取得部21、校准部22等。
检测数据取得部21根据在身体运动提示装置2中提示的身体运动的内容,经由身体运动检测传感器3等,以预定的时间间隔(例如10毫秒),取得被检者实施的身体运动的数据(例如身体的特定部位的位置、移动速度、加速度、检测时刻等)。即,检测数据取得部21取得被检者的身体运动的时间序列数据。
校准部22取得不依赖于认知障碍的被检者各自的固有的听觉、视觉、运动能力的数据,根据所取得的数据,计算每个被检者的校准数据,储存到存储装置6。
身体运动正确度计算部30构成为作为下位的功能块而包括指示/检测数据比较部31、位置正确度计算部32、时间序列正确度计算部33等。
指示/检测数据比较部31比较在身体运动提示装置2(液晶显示装置等)中提示的被检者应实施的身体运动的数据和经由身体运动检测传感器3取得的被检者实施了的身体运动的数据。
位置正确度计算部32根据由指示/检测数据比较部31得到的与位置有关的指示数据和被检者的身体运动的检测数据的差分数据,计算被检者的身体运动的位置正确度。
另外,时间序列正确度计算部33根据由指示/检测数据比较部31得到的指示数据的指示定时和检测数据的检测定时的差分数据,计算被检者的身体运动的时间序列正确度。
认知障碍度评价部40构成为作为下位的功能块而包括认知障碍度计算部41、认知障碍度输出部42等。
认知障碍度计算部41使用在身体运动正确度计算部30中计算出的位置正确度以及时间序列正确度以及在校准部22中取得的校准数据等,计算被检者的认知障碍度。
另外,认知障碍度输出部42将由认知障碍度计算部41计算出的认知障碍度的数据或者其经时变化数据显示于输出装置5(液晶显示装置等)(参照后记的图9)。
通过以上,被检者或者其护理人员能够获知被检者的认知障碍度、其经时变化等。
另外,具有以上那样的结构的脑功能障碍评价装置100能够通过带触摸面板传感器的平板计算机、具有与其大致等同的功能/性能的所谓的平板终端、智能手机等实现。
另外,在本实施方式中,作为身体运动检测传感器3,主要为了检测手指的运动而使用触摸面板传感器,但也可以是检测手指以外的身体运动的结构。在该情况下,作为身体运动检测传感器3,能够使用加速度传感器、磁传感器、陀螺装置、动作捕捉装置、视频照相机等。
<2.数据处理装置1的结构以及功能>
接下来,说明构成数据处理装置1的各功能块的功能的详细情况。以下,在本实施方式中,脑功能障碍评价装置100由带触摸面板传感器的平板计算机、平板终端构成,设为在该数据处理装置1中作为应用程序而登记有脑功能障碍评价程序。
另外,脑功能障碍评价程序构成为包括对数据处理装置1的身体运动指示部10、身体运动数据取得部20、身体运动正确度计算部30、认知障碍度评价部40分别进行具体化的程序。
<2.1起动时的处理>
图2是示出在脑功能障碍评价程序起动时显示的被检者登记信息显示画面110的例子的图。如果在脑功能障碍评价装置100的数据处理装置1中,通过预定的操作起动了脑功能障碍评价程序,则在输出装置5(液晶显示装置)中,显示图2所示那样的被检者登记信息显示画面110(其中,最初右侧的栏是空白的)。
因此,被检者或者其护理人员(以下称为“用户”)在被检者ID的栏中输入被检者ID。另外,在存储装置6中未登记该被检者ID的情况下,数据处理装置1对用户提醒输入被检者名、性别、年龄、备考等数据(例如输出提醒输入的消息)。接下来,在用户在被检者名、性别、年龄、备考等栏中输入各个数据后,数据处理装置1将输入的被检者名、性别、年龄、备考等数据与被检者ID对应起来登记到存储装置6。另外,备考栏是用户能够自由地记录文本的栏,例如,记载被检者的疾患名、在登记时由医生等诊断出的认知障碍度等。
另一方面,在存储装置6中已经登记有所输入的被检者ID的情况下,数据处理装置1从存储装置6读出与该被检者ID对应起来存储的被检者名、性别、年龄、备考等数据,将所读出的各个数据记录到被检者登记信息显示画面110的对应的栏而显示。
图3是示出由身体运动任务选择部11显示的身体运动任务选择画面120的例子的图。如图3所示,在身体运动任务选择画面120中,显示身体运动任务的一览,并且显示指示是否选择该各个身体运动任务的选择指示栏。用户通过在该选择指示栏中输入校验标志121,选择之后要实施的身体运动任务。另外,设为在图3中,作为例子,选择伸臂任务。
另外,在身体运动任务选择画面120中,能够设定并显示在该各个身体运动任务中使用的各种参数。另外,作为此处所称的参数,例如,有与从提示身体运动的指示数据到被检者进行反应动作时的超时时间、从被检者进行反应动作到提示接下来的身体运动的指示数据的提示时间间隔、上述超时时间、提示时间等对应地决定的难易度等。
<2.2身体运动的指示以及身体运动数据的取得>
图4是示出通过指示数据提示部13在身体运动提示装置2中提示的伸臂(Reaching)任务指示画面210的例子的图。在本实施方式中,数据处理装置1的指示数据提示部13通过根据各个身体运动任务在带触摸面板传感器(身体运动检测传感器3)的液晶显示装置(身体运动提示装置2)的显示画面中提示(显示)图形、文字,指示被检者在该显示画面上应触摸的位置、定时。伸臂任务是指,在显示画面上的随机的位置提示特定的图形,使被检者尽可能快速地触摸该图形的任务。
在伸臂任务中,指示数据提示部13在伸臂任务指示画面210上,首先,显示表示初始位置的黑圈图形211。此时,被检者将手指放置在该初始位置的黑圈图形211上而待机。接下来,指示数据提示部13在伸臂任务指示画面210上提示(显示)十字型图形212。因此,被检者在从待机的黑圈图形211挪开手指之后,尽可能快速地触摸十字型图形212。另外,在图4中,Di表示十字型图形212的中心位置与被检者触摸了的伸臂任务指示画面210上的位置的距离(直线距离)。
指示数据提示部13在判定为由检测数据取得部21取得的被检者的触摸位置触摸到十字型图形212时,使十字型图形212的显示颜色变化,对被检者通知正确地触摸了十字型图形212。在该情况下,如果触摸到从十字型图形212的十字的交点起预定的距离以内(例如5mm以内),则判定为正确地触摸。另外,此时也可以通过从扬声器等声音输出装置输出的声音,对被检者通知是否正确地触摸了十字型图形212。
另外,指示数据提示部13在被检者正确地触摸了十字型图形212时、或者不触摸而成为超时错误时,消去此前提示(显示)的十字型图形212,并且进一步在其它位置提示(显示)新的十字型图形212。被检者再次尽可能快速地触摸新提示(显示)的十字型图形212。这样的十字型图形212的提示和被检者实施的触摸被反复进行预定的次数。
另外,在以上的伸臂任务中,检测数据取得部21取得被检者的身体的一部分例如手指触摸到显示画面即触摸面板传感器时的坐标,但在该情况下,手指与触摸面板传感器面接触。此时,检测数据取得部21取得该接触面的图形的例如重心的位置的坐标来作为手指接触位置的坐标。
在这样的触摸面板传感器中,一般,将坐标的原点位置设定为显示画面的左角、将横向设为x轴方向、将纵向设为y轴方向而决定显示画面上的各点的坐标的情形较多。但是,原点位置既可以设定为显示画面的其它角落,也可以设定为显示画面的中心,进而,还可以设定为显示画面的内外的任意的位置。x轴方向、y轴方向也不限于横向、纵向。
检测数据取得部21作为其基本的功能,取得被检者的手指接触的位置的坐标(x、y)。另外,在用多个手指(例如拇指和食指)同时触摸了触摸面板传感器的情况下,检测数据取得部21与各个手指接触位置对应地取得多个坐标(例如(x1、y1)以及(x2、y2))。进而,检测数据取得部21针对每个预定的定时周期(例如10毫秒),取得手指接触位置的时间序列的坐标(x(t)、y(t))。
图5是示出通过指示数据提示部13在身体运动提示装置2中提示的伸臂任务指示画面210的变形例的图。在图5所示的变形例的伸臂任务指示画面210a中,代替十字型图形212而提示圆形图形213。除此以外,指示数据提示部13的处理、使被检者实施的动作与图4的伸臂任务指示画面210的情况基本上相同。
在图5所示的伸臂任务指示画面210a中,指示数据提示部13也可以每当提示圆形图形213时,随机地变更其大小(半径)。
另外,在健康者的情况下,在伸臂所需的时间与圆形图形213的半径之间有一定的关系,这作为菲茨法则众所周知。因此,如果使用伸臂任务指示画面210a使圆形图形213的半径变化,则根据其结果,即使认知功能等脑功能降低,也能够调查是否维持菲茨的法则的关系。
伸臂任务还能够进一步变形。在此前说明的伸臂任务中,被检者无条件地触摸在显示画面中提示的图形,但也可以对被检者设置某个判断条件,并依照其结果使其触摸。
例如,指示数据提示部13在显示画面中提示参照用的圆和伸臂对象的圆,使被检者比较两者的大小。然后,在两者的大小相同的情况下使被检者触摸,在两者的大小不同的情况下使被检者不触摸。或者,也可以并不通过提示的图形的大小,而通过图形的颜色、形状决定进行触摸的条件。另外,也可以通过提示的文字的种类来决定所触摸的条件。例如,在显示平假名的情况下使其触摸,在提示了片假名、拉丁字母的情况下使其不触摸。
进而,也可以附加使被检者判断概念的条件。例如,指示数据提示部13在显示画面中提示带颜色的图形和颜色的名称,在图形的颜色的名称和所提示的颜色的名称相同的情况下使其触摸,在不同的情况下使其不触摸。
如以上那样,在对被检者附加判断条件的伸臂任务中,不仅能够评价被检者的单纯的运动功能,而且还能够评价高级的认知功能。
<2.3身体运动的正确度的计算>
在实施了图4或者图5所示那样的伸臂任务时,检测数据取得部21取得关于被检者触摸了的位置的坐标(X、Y)以及时刻t的时间序列数据。以下,在本说明书中,将该坐标(X、Y)以及时刻t的时间序列数据表示为(Xi(ti)、Yi(ti))或者简单地表示为(X(t)、Y(t))。另外,i=1、2、…、N,N是伸臂的反复次数。
首先,指示/检测数据比较部31针对所提示的各个伸臂对象图形,将该图形的中心的位置(XCii)、YCii))与被检者触摸了的位置(Xi(ti)、Yi(ti))的距离计算为触摸位置误差Di(参照图4)。进而,指示/检测数据比较部31针对所提示的各个伸臂对象图形,将显示了该图形的时刻τi与被检者触摸了的时刻ti的差计算为触摸延迟时间Ti
作为身体运动的正确度,能够设想位置正确度和时间序列正确度。
位置正确度是指,由被检者触摸了的位置相对通过指示数据提示部13提示的图形的位置的一致度。因此,在伸臂任务的情况下,位置正确度md能够定义为例如由指示/检测数据比较部31计算出的触摸位置误差Di的平均值(=ΣDi/N),通过位置正确度计算部32来计算。
另外,时间序列正确度是指,被检者触摸了的时刻ti相对由指示数据提示部13提示伸臂对象图形的时刻τi的一致度。因此,在伸臂任务的情况下,时间序列正确度mT能够定义为是由指示/检测数据比较部31计算出的触摸延迟时间Ti的平均值(=ΣTi/N),通过时间序列正确度计算部33来计算。
另外,在本说明书中,关于正确度(位置正确度md、时间序列正确度mT),其值越小,表示身体运动的指示数据与通过被检者的实际的运动得到的数据的一致度越大。
<2.4认知障碍度的评价>
认知障碍度S被计算为综合了由位置正确度计算部32计算出的位置正确度md和由时间序列正确度计算部33计算出的时间序列正确度mT的值。在其计算方法中,有以下所示的方法,可以使用其中的任意一个。
(认知障碍度S的计算方法:其1)
最简单的认知障碍度S的计算方法在对位置正确度md以及时间序列正确度mT分别进行标准化之后,对两者单纯地进行相加。
此处,在位置正确度md的标准化中,使用预先对健康群的多个被检者实施同样的伸臂任务而从该多个被检者得到的位置正确度mdj(j=1、2、…、P:P是健康群的被检者数)的平均值MC(mdj)以及标准偏差σC(mdj)。另外,在时间序列正确度mT的标准化中,使用从预先针对上述健康群的多个被检者实施的伸臂任务得到的多个被检者的时间序列正确度mTj(j=1、2、…、P:P是健康群的被检者数)的平均值MC(mTj)以及标准偏差σC(mTj)。
另外,此处利用的从健康群得到的位置正确度mdj的平均值MC(mdj)和标准偏差σC(mdj)以及时间序列正确度mTj的平均值MC(mTj)和标准偏差σC(mTj)事先计算并储存于存储装置6。
因此,认知障碍度计算部41首先依照下式(1)以及式(2),计算标准化位置正确度md_n以及标准化时间序列正确度mT_n
[式1]
md_n=(md-Mc(mdj))/σc(mdj)(1)
mT_n=(mT-Mc(mTj))/σc(mTj)(2)
接下来,认知障碍度计算部41依照下式(3),计算认知障碍度S。即,认知障碍度S被计算为对标准化位置正确度md_n和标准化时间序列正确度mT_n单纯地进行相加得到的值。
[式2]
S=md_n+mT_n(3)
(认知障碍度S的计算方法:其2)
作为第2方法,也可以根据位置正确度md以及时间序列正确度mT各自的重要度进行加权相加,计算认知障碍度S。在该情况下,如果用Id以及IT表示位置正确度md以及时间序列正确度mT各自的权重,则能够通过下式(4)计算认知障碍度S。
[式3]
S=Idmd+ITmT(4)
能够通过例如以下所示的式(5)以及式(6),计算权重Id以及IT
其中,在进行该计算时,设为关于健康群的PC人的被检者,已经得到位置正确度mdj的平均值MC(mdj)及标准偏差σC(mdj)以及时间序列正确度mTj的平均值MC(mTj)及标准偏差σC(mTj),进而,关于痴呆症群的PP人的被检者,已经得到位置正确度mdk的平均值MP(mdk)及标准偏差σP(mdk)以及时间序列正确度mTk的平均值MP(mTk)及标准偏差σP(mTk),并储存于存储装置6。另外,j=1、2、…、PC、k=1、2、…、PP
[式4]
I d = | M P ( m d k ) - M C ( m d j ) | &sigma; P ( m d k ) 2 P P + &sigma; C ( m d j ) 2 P C - - - ( 5 )
I T = | M P ( m T k ) - M C ( m T j ) | &sigma; P ( m T k ) 2 P P + &sigma; C ( m T j ) 2 P C - - - ( 6 )
这些权重Id、IT是考虑健康群和痴呆症群的偏差来评价2个群的平均值的差的大小的指标,是以在韦尔奇的检验(在2个群的方差不同的情况下检验2个群的平均值有无差异的方法)中使用的统计量为参考来决定的。
根据式(5),意味着权重Id越大,2个群之间的位置正确度md的差越大,所以通过位置正确度md易于判别属于2个群中的哪一个。即,位置正确度md可以说是Id越大就越易于检测痴呆症群的重要的指标。另外,根据式(6),同样地,时间序列正确度mT可以说是IT越大就越易于检测痴呆症群的重要的指标。
另外,权重Id以及IT的计算不限于式(5)以及式(6)。只要是能够评价健康群和痴呆症群的背离的程度的统计量,则也可以是其它统计量。
以上,在第2认知障碍度S的计算方法中,认知障碍度计算部41通过计算式(5)以及式(6)进而计算式(4),计算认知障碍度S。另外,权重Id、IT并非每次计算,而优选预先储存于存储装置6。
(认知障碍度S的计算方法:其3)
进而,作为评价认知障碍度S的其它例子,示出使用多变量解析的例子。图6是示意地示出使用多变量解析来评价认知障碍度S的例子的图。即,在图6的曲线中,将时间序列正确度mT(平均触摸延迟时间)设为横轴,将位置正确度md(平均触摸位置误差)设为纵轴,将各被检者的时间序列正确度mT以及位置正确度md表示为散布图。
在图6所示的散布图中,黑圈标记表示属于健康群的多个被检者的时间序列正确度mT以及位置正确度md,三角标记表示属于痴呆症群的多个被检者的时间序列正确度mT以及位置正确度md
另外,在图6的例子中,仅将作为平均触摸位置误差的位置正确度md以及作为平均触摸延迟时间的时间序列正确度mT这2个作为解析的对象的变数量,但也可以在解析的对象的变数量中,适当地追加表示位置正确度、时间序列正确度等的其它特征量。
如果针对图6的散布图的数据应用作为多变量解析的一种的线性判别分析,则得到表示认知障碍度S的轴301。然后,使用通过该线性判别分析得到的系数Cd1和CT1,通过下式(7)表示来认知障碍度S。
[式5]
S=Cd1md+CT1mT(7)
因此,只要能够通过得到轴301即式(7),利用伸臂任务等得到被检者的时间序列正确度mT以及位置正确度md,则就能够计算认知障碍度S。
进而,如图6所示,能够通过某个阈值Sth将与轴301正交的直线302(在图6中用虚线显示)作为分离健康群和痴呆症群的边界线。即,如果通过式(7)从被检者得到的认知障碍度S大于Sth,则能够判定为痴呆症,如果S不大于Sth,则能够判定为并非痴呆症。另外,在该判定中,如果将阈值Sth设定为偏健康群的小的值,则能够更灵敏地检测痴呆症,如果将阈值Sth设定为偏痴呆症群的大的值,则能够避免痴呆症的误检测。
以上,在第3认知障碍度S的计算方法中,认知障碍度计算部41预先通过线性判别分析等计算系数Cd1、CT1,在得到了被检者的时间序列正确度mT以及位置正确度md时,依照式(7)计算该被检者的认知障碍度S。
另外,在以上的例子中,说明了为了计算认知障碍度S而使用线性判别分析的方法,但只要是根据多个特征量判别2个群,对其背离度进行数值化的方法,则也可以使用支持向量机等其它统计性的手法来计算认知障碍度S。
图7是示意地示出图6所示的评价认知障碍度S的例子的变形例的图。在图7的散布图中,与图6的散布图同样地,示出了分别属于健康群以及痴呆症群的多个被检者的数据(黑圈标记以及三角标记)。另外,对图7的各被检者的数据,赋予了医生预先通过诊察评价痴呆症的程度而得到的MMSE(MiniMentalStateExamination:简易精神状态检查)的得分。
顺便说明一下,在MMSE中,30分是最高得分且是无认知功能降低的健康的状态,得分越低表示痴呆症越严重。如果针对该健康群的位置正确度md、时间序列正确度mT以及MMSE的得分,应用作为多变量解析的一种的多元回归分析,则得到表示认知障碍度S的轴305。然后,使用通过多元回归分析求出的系数Cd2和CT2,用下式(8)表示认知障碍度S。
[式6]
S=Cd2md+CT2mT(8)
另外,该式(8)能够视为根据时间序列正确度mT以及位置正确度md推测医生评价的MMSE的得分的式子。
因此,与图6的例子的情况同样地,认知障碍度计算部41预先通过多元回归分析等计算系数Cd2、CT2,在得到了被检者的时间序列正确度mT以及位置正确度md时,依照式(8)计算该被检者的认知障碍度S。
<2.5校准>
校准部22预先评价被检者的听觉、视觉、运动等能力,减去它们对用于评价认知障碍度S的任务(在本实施方式中伸臂任务)的影响。在该情况下,既可以减去听觉、视觉、运动能力等的所有影响,也可以仅减去某一个的影响。
图8是示出通过校准部22在身体运动提示装置2中提示的校准指示画面的例子的图,(a)是视觉校准用的指示画面的例子,(b)是听觉校准用的指示画面的例子,(c)是运动能力校准用的指示画面的例子。
在评价被检者的视觉能力的情况下,校准部22例如如图8(a)所示,将校准指示的消息221以及十字型图形222显示于校准指示画面220。接下来,校准部22不设置时间的限制而使被检者触摸十字型图形222的中心(交点),取得被检者所触摸的位置与十字型图形222的中心的距离Di
进而,校准部22使被检者多次(n次)进行同样的动作,计算距离Di的(i=1、2、…、n)平均即触摸位置误差的平均值,作为该被检者的位置校准值cd。然后,通过从由位置正确度计算部32针对该被检者求出的位置正确度md减去该位置校准值cd,得到消除了该被检者的视觉能力的影响的校准之后的位置正确度mdc(=md-cd)。
例如,在被检者的位置校准值cd是3mm并且通过伸臂任务等求出的位置正确度md是10mm的情况下,校准之后的位置正确度mdc为7mm。
另外,在评价被检者的听觉能力的情况下,校准部22例如如图8(b)所示,将校准指示的消息224以及圆形图形225显示于校准指示画面223。接下来,校准部22从扬声器等输出预定的声音,如果被检者听到声音则使其触摸圆形图形225,取得从输出声音到被检者触摸圆形图形225的时间即触摸延迟时间ti
进而,校准部22使被检者进行多次(n次)同样的动作,计算触摸延迟时间ti的(i=1、2、…、n)平均值,作为基于该被检者的听觉能力的时间序列校准值cT。然后,通过从由时间序列正确度计算部33针对该被检者求出的时间序列正确度mT减去该时间序列校准值cT,得到消除了该被检者的听觉能力的影响的校准之后的时间序列正确度mTc(=mT-cT)。
例如,在基于被检者的听觉能力的时间序列校准值cT是60毫秒,并且在后述的韵律触摸任务等听觉能力相关的任务中求出的时间序列正确度mT是100毫秒的情况下,校准之后的时间序列正确度mTc为40毫秒。
另外,在评价被检者的运动能力的情况下,校准部22例如如图8(c)所示,将校准指示的消息227以及2个圆形图形228显示于校准指示画面226。校准部22使被检者尽可能快速地交替触摸在所决定的位置显示的2个圆形图形228,取得2个圆形图形228被交替触摸的时间间隔ti
校准部22使被检者多次(n次)进行交替触摸的动作,计算交替触摸时间间隔ti的(i=1、2、…、n)平均值,作为基于该被检者的运动能力的时间序列校准值eT。然后,通过从由时间序列正确度计算部33针对该被检者求出的时间序列正确度mT减去该时间序列校准值eT,得到消除了该被检者的运动能力的影响的校准之后的时间序列正确度mTe(=mT-eT)。
例如,在基于被检者的运动能力的时间序列校准值eT是80毫秒并且通过伸臂任务等求出的时间序列正确度mT是100毫秒的情况下,校准之后的时间序列正确度mTc为20毫秒。另外,该情况的20毫秒表示被检者为了识别应伸臂的图形(在图4的例子中为十字型图形212)的位置而花费的时间。
如以上那样,校准部22通过预先评价被检者的听觉、视觉、运动能力,能够根据被检者的听觉、视觉、运动能力,校正在评价认知障碍度S的任务中得到的位置正确度md以及时间序列正确度mT。然后,由校准部22求出的校准之后的位置正确度mdc以及时间序列正确度mTc、mTe的值在之后的认知障碍度计算部41计算认知障碍度S的处理中,被用作位置正确度md以及时间序列正确度mT的值。
以上,通过使用校准部22,能够得到考虑了被检者的听觉、视觉、运动能力的高精度的位置正确度md以及时间序列正确度mT,能够计算精度更高的认知障碍度S。
<2.6评价结果的保存和显示>
认知障碍度输出部42将由认知障碍度计算部41计算出的认知障碍度S储存到存储装置6。此时,不仅认知障碍度S,还可以一并储存测量日期时间、被检者ID、被检者的年龄、性别等。进而,也可以一并储存在医生的问诊中得到的MMSE、FAB、长谷川式量表等的得分。
认知障碍度输出部42将由认知障碍度计算部41计算出的认知障碍度S输出到液晶显示装置、打印机等输出装置5。因此,被检者或者其护理人员能够获知在实施了的伸臂任务等认知障碍度评价任务中得到的被检者的认知障碍度S。
认知障碍度输出部42显示储存在存储装置中的表示该被检者的测量日期时间与认知障碍度S的关系的经时变化曲线。图9是示出某个被检者的认知障碍度S的经时变化曲线的例子的图。在图9的曲线中,横轴表示使被检者实施了伸臂任务等的日期时间即测量出被检者的认知障碍度S的日期时间。另外,纵轴表示认知障碍度S。另外,黑圈标记表示针对某个被检者,在各个测量日期时间得到的认知障碍度S。
认知障碍度输出部42还求出关于某个被检者的认知障碍度S的经时变化的指标Sd。此处,认知障碍度S的经时变化的指标Sd被表示为例如图9的曲线图中描绘的直线310的斜率,能够通过回归分析、最小二乘法等求出直线310的斜率。
在该情况下,在认知障碍度S的经时变化的指标Sd小于0的情况下,意味着认知障碍恶化,在指标Sd大致等于0的情况下,意味着认知障碍的恶化的发展停止,在指标Sd大于0的情况下,意味着认知障碍改善。因此,医生、被检者以及护理人员能够根据图9所示那样的认知障碍度S的经时变化的曲线,获知对被检者实施的治疗、康复的效果等。
另外,认知障碍度S的经时变化的指标Sd不应限定于轴301的斜率。只要是能够评价当前时间点和过去的认知障碍度S的经时变化的指标,则也可以是其它指标。例如,也可以将过去几次的认知障碍度S的标准偏差作为认知障碍度S的经时变化的指标Sd。在该情况下,能够评价认知功能的譬如稳定性。
根据以上说明的本发明的实施方式,能够简易地评价包括被检者的脑功能障碍的认知功能降低的程度(认知障碍度S),进而,能够获知对被检者实施的治疗、康复的效果等。
<3.身体运动任务的变形例>
在此前说明了的实施方式中,认知障碍度S为根据被检者实施伸臂任务得到的结果计算出的例子,但也可以根据实施其它身体运动任务得到的结果来计算。以下,说明用于求出认知障碍度S的其它身体运动任务的例子,并且在计算认知障碍度S的方法等与上述伸臂任务中的实施方式不同的情况下,还说明其不同的点。
<3.1韵律触摸任务>
(a.基于听觉刺激的韵律触摸任务)
图10是示出在身体运动提示装置2中提示的基于听觉刺激的单手韵律触摸任务指示画面230的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了听觉刺激的单手韵律触摸任务的情况下,身体运动指示部10(参照图1)的指示数据提示部13将图10所示那样的单手韵律触摸任务指示画面230显示于身体运动提示装置2。此时,在单手韵律触摸任务指示画面230中显示被检者应触摸的圆形图形231。
接下来,指示数据提示部13以特定的时间间隔或者随机的时间间隔,反复从扬声器输出指示被检者应触摸的定时的触摸指示音。被检者使定时尽可能与该输出的触摸指示音匹配地,例如用拇指触摸上述圆形图形231。
另外,被检者是高龄的情况较多,所以听觉刺激用的触摸指示音优选为大且避开高音域的指示音(在后述的图11、图12的说明中也是同样的)。
只要使用从该听觉刺激的单手韵律触摸任务得到的关于被检者的身体运动(手指的运动)的数据,就能够如后述说明的那样计算认知障碍度S。而且,在该单手韵律触摸任务中,以相同的时间间隔输出触摸指示音的情况下,能够评价基于针对听觉刺激的被检者的预测力的认知障碍度S。另外,在以随机的时间间隔输出触摸指示音的情况下,能够评价基于针对听觉刺激的被检者的响应速度的认知障碍度S。
另外,该单手韵律触摸任务的效果在以下说明的其它韵律触摸任务中也是同样的。
在图10的例子中,被检者应触摸的圆形图形231显示于单手韵律触摸任务指示画面230的左侧,设为用被检者的左手拇指触摸的情况,但也可以将被检者应触摸的圆形图形231显示于单手韵律触摸任务指示画面230的右侧,设为用被检者的右手拇指触摸的情况。
图11是示出在身体运动提示装置2中提示的基于听觉刺激的双手韵律触摸任务指示画面230a的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了听觉刺激的双手韵律触摸任务的情况下,指示数据提示部13将图11所示那样的双手韵律触摸任务指示画面230a显示于身体运动提示装置2。此时,在双手韵律触摸任务指示画面230a中,显示被检者应用右手以及左手的各个触摸的2个圆形图形231。
接下来,指示数据提示部13以特定的时间间隔或者随机的时间间隔,反复从扬声器输出指示被检者应触摸的定时的触摸指示音。被检者尽可能使定时与该输出的触摸指示音匹配地,例如用左手拇指以及右手拇指同时触摸2个圆形图形231的各个。
图12是示出在身体运动提示装置2中提示的基于听觉刺激的双手交替韵律触摸任务指示画面230b的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了双手交替韵律触摸任务的情况下,指示数据提示部13将图12所示那样的双手交替韵律触摸任务指示画面230b显示于身体运动提示装置2。此时,在双手交替韵律触摸任务指示画面230b中,显示被检者应用右手以及左手的各个触摸的2个圆形图形231。
接下来,指示数据提示部13以特定的时间间隔或者随机的时间间隔,反复从扬声器输出指示被检者应触摸的定时的触摸指示音。被检者尽可能使定时与该输出的触摸指示音匹配地,用例如左手拇指或者右手拇指交替触摸2个圆形图形231的各个。
另外,也可以在双手交替韵律触摸任务中,根据应触摸的左右的圆形图形231,使触摸指示音成为不同的声音。例如,也可以在左右改变触摸指示音的高度或者设为不同的乐器的声音。
(b.基于视觉刺激的韵律触摸任务)
图13是示出在身体运动提示装置2中提示的基于视觉刺激的单手韵律触摸任务指示画面240的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了视觉刺激的单手韵律触摸任务的情况下,指示数据提示部13将图13所示那样的单手韵律触摸任务指示画面240显示于身体运动提示装置2。此时,在单手韵律触摸任务指示画面240中,显示被检者应触摸的圆形图形241。
接下来,指示数据提示部13以特定的时间间隔或者随机的时间间隔,反复显示(但是之后立即消去)指示被检者应触摸的定时的触摸指示图形242。被检者尽可能与显示触摸指示图形242的定时匹配地触摸圆形图形241。
另外,视觉刺激用的触摸指示图形242不限于圆形黑色。被检者是高龄的情况较多,所以宁可优选为包括华丽的原色系的颜色的醒目的形状(在图14、图15的说明中也相同)。
图14是示出在身体运动提示装置2中提示的基于视觉刺激的双手韵律触摸任务指示画面240a的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了视觉刺激的双手韵律触摸任务的情况下,指示数据提示部13将图14所示那样的双手韵律触摸任务指示画面240a显示于身体运动提示装置2。此时,在双手韵律触摸任务指示画面240a中,显示被检者应用右手以及左手的各个触摸的2个圆形图形241。
接下来,指示数据提示部13以特定的时间间隔或者随机的时间间隔,反复显示(但是之后立即消去)指示被检者应触摸的定时的触摸指示图形242。被检者尽可能与显示触摸指示图形242的定时匹配地,例如用左手拇指以及右手拇指同时触摸2个圆形图形241的各个。
图15是示出在身体运动提示装置2中提示的基于视觉刺激的双手交替韵律触摸任务指示画面240b的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了视觉刺激的双手交替韵律触摸任务的情况下,指示数据提示部13将图15所示那样的双手交替韵律触摸任务指示画面240b显示于身体运动提示装置2。此时,在双手交替韵律触摸任务指示画面240b中,显示被检者应用右手以及左手的各个触摸的2个圆形图形241。
接下来,指示数据提示部13以特定的时间间隔或者随机的时间间隔,反复显示(但是之后立即消去)指示被检者应触摸的定时的触摸指示图形242。被检者尽可能与显示触摸指示图形242的定时匹配地,例如用左手拇指或者右手拇指,交替触摸2个圆形图形241的各个。
(c.节拍器型韵律触摸任务)
图16是示出在身体运动提示装置2中提示的节拍器型韵律触摸任务指示画面250的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了节拍器型韵律触摸任务的情况下,指示数据提示部13将图16所示那样的节拍器型韵律触摸任务指示画面250显示于身体运动提示装置2。此时,在节拍器型韵律触摸任务指示画面250中,显示被检者应用右手以及左手的各个触摸的2个圆形图形251,进而,显示节拍器那样的振子252和表示其振幅范围的扇形图形253。
振子252在扇形图形253的范围内以一定的周期振动。因此,被检者与振子252达到扇形图形253的右端的定时匹配地,用右手拇指触摸右侧的圆形图形251,与达到左端的定时符合地,用左手拇指触摸左侧的圆形图形251。
因此,节拍器型韵律触摸任务可以说是与图15所示的视觉刺激的双手交替韵律触摸任务实质上相同的身体运动任务。但是,在节拍器型韵律触摸任务的情况下,被检者能够观察并预测振子252的活动,所以能够评价包括被检者预测的力的认知障碍度S。
另外,关于节拍器型韵律触摸任务,如果将被检者用双手交替触摸圆形图形251变更为用单手触摸或者用双手同时触摸,则能够与单手韵律触摸任务、双手韵律触摸任务实质上相同。
(位置正确度、时间序列正确度以及认知障碍度的计算)
在以上说明的各韵律触摸任务中,指示/检测数据比较部31(参照图1)判定由检测数据取得部21取得的被检者的触摸位置坐标(X、Y)是否包含于之前显示的圆形图形231、241、251内。
接下来,位置正确度计算部32在被检者的触摸位置坐标(X、Y)包含于圆形图形231、241、251内的情况下,判定为触摸成功,否则,判定为触摸失败,计算其触摸失败率。然后,位置正确度计算部32用该计算出的触摸失败率定义为位置正确度md。即,被计算为位置正确度md=触摸失败次数/(触摸成功次数+触摸失败次数)。
另外,作为位置正确度md使用触摸失败率而非触摸成功率时,稍微有些不协调感,但这是基于在本说明书中,将位置正确度md的意义定义为值越小正确度越高而决定的。
例如,在1次的韵律触摸任务中有20次的视觉刺激或者听觉刺激,在被检者应触摸的圆形图形231、241、251的触摸中失败了5次的情况下,其位置正确度md为0.25。
另外,与上述伸臂任务的情况同样地计算时间序列正确度mT。即,时间序列正确度计算部33计算作为提示了视觉刺激或者听觉刺激的时刻τi与被检者触摸了的时刻ti之差的触摸延迟时间Ti的平均值(=ΣTi/N:N是视觉刺激或者听觉刺激的提示次数),用该计算出的触摸延迟时间Ti的平均值定义为时间序列正确度mT
在如以上那样求出位置正确度md以及时间序列正确度mT后,认知障碍度计算部41能够通过与在上述实施方式中示出的方法同样的方法计算认知障碍度S。另外,认知障碍度输出部42能够将该计算出的认知障碍度S、其经时变化曲线(参照图9)输出到液晶显示装置、打印机等输出装置5。
即,被检者或者其护理人员通过实施韵律触摸任务,能够容易地评价包括被检者的脑功能障碍的认知功能降低的程度(认知障碍度S)。
<3.2开闭指点击任务>
图17是示出在身体运动提示装置2中提示的单手开闭指点击任务指示画面260的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了单手开闭指点击任务的情况下,身体运动指示部10(参照图1)的指示数据提示部13将图17所示那样的单手开闭指点击任务指示画面260显示于身体运动提示装置2。此处,单手开闭指点击任务是指,使被检者的单手的2个手指(例如拇指和食指)反复开闭运动的身体运动任务。
因此,在单手开闭指点击任务指示画面260中,显示指定被检者进行2个手指的开闭运动的区域的扇型的开闭运动指定区域261。另外,开闭运动指定区域261不应限定于扇型,只要为易于进行2个手指的开闭运动的区域,则可以是任意的形状。
被检者在单手开闭指点击任务中,例如,在使拇指和食指接触到扇型图形261的状态下,尽可能大并且尽可能快速地反复进行开闭的运动。此时,检测数据取得部21检测拇指触摸的位置的坐标值和食指触摸的位置的坐标值,将这些2个手指的触摸位置间的距离计算为2个手指间距离L。另外,在图17中,两端箭头262表示食指的开闭振幅,两端箭头263表示拇指的开闭振幅。
作为开闭指点击任务,除了图17的例子以外,还有双手开闭指点击任务以及双手交替开闭指点击任务。图18是示出在身体运动提示装置2中提示的双手开闭指点击任务指示画面260a的例子的图,图19是示出双手交替开闭指点击任务指示画面260b的例子的图。如图18以及图19所示,在使用双手的开闭指点击任务中,在双手开闭指点击任务指示画面260a以及双手交替开闭指点击任务指示画面260b中分别各显示2个用于被检者进行双手的2个手指的开闭运动的开闭运动指定区域261。
在双手开闭指点击任务和双手交替开闭指点击任务中,在被检者使用双手进行2个手指的开闭运动的点中相同。另一方面,在双手开闭指点击任务中双手同时进行2个手指的开闭运动、但双手交替开闭指点击任务中每次单手交替地进行2个手指的开闭运动的点中不同。
另外,在使用以上的图17~图19说明的开闭指点击任务中,在2个手指的开闭运动中,不特别设置时间上的限制等而进行,但也可以如韵律触摸任务的情况那样,生成针对被检者的视觉刺激、听觉刺激,与其匹配地使2个手指开闭。
(位置正确度、时间序列正确度以及认知障碍度的计算)
图20是示出在进行开闭指点击任务的情况下制作的2个手指间距离L(t)的时间推移曲线的例子的图。
在进行使用图17~图19来说明的开闭指点击任务的情况下,指示/检测数据比较部31(参照图1)使用由检测数据取得部21针对例如每10毫秒取得的2个手指间距离L(t),制作图20所示那样的2个手指间距离L(t)的时间推移曲线。另外,在图20的曲线中,横轴表示从开闭指点击任务开始时起的经过时间,纵轴表示经过时间t的2个手指间距离L(t)。
另外,在开闭指点击任务中,设想了在使2个手指始终触摸画面(触摸面板)的状态下开闭,但实际上,可能还有在进行2个手指的开闭运动的过程中,单方或者两方的手指离开该画面的情况。在这样的情况下,在取得的2个手指间距离L(t)中产生缺损部311,但在大部分的情况下,缺损部311能够使用样条插值等一般的插值方法来进行插值。
接下来,位置正确度计算部32根据图20的2个手指间距离L(t)的时间推移曲线,计算每1次的2个手指开闭的振幅Ai(在每1次的指开闭动作中得到的L(t)的最大值与最小值之差),进而计算其标准偏差。然后,位置正确度计算部32用上述计算出的振幅Ai的标准偏差定义为位置正确度md
另外,时间序列正确度计算部33根据图20的2个手指间距离L(t)的时间推移曲线,计算每1次的2个手指开闭的时间间隔ti(在指开闭动作中得到的L(t)的最大值或者最小值至接下来的最大值或者最小值的时间),进而计算其标准偏差。然后,用该计算出的时间间隔ti的标准偏差定义为时间序列正确度mT
在如以上那样求出位置正确度md以及时间序列正确度mT时,认知障碍度计算部41能够通过与在上述实施方式中示出的方法同样的方法计算认知障碍度S。另外,认知障碍度输出部42能够将该计算了的认知障碍度S、其经时变化曲线(参照图9)输出到液晶显示装置、打印机等输出装置5。
即,被检者或者其护理人员通过实施开闭指点击任务,能够容易地评价包括被检者的脑功能障碍的认知功能降低的程度(认知障碍度S)。
<3.35手触摸任务>
图21是示出在身体运动提示装置2中提示的5个手指触摸任务指示画面270的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了5个手指触摸任务的情况下,身体运动指示部10(参照图1)的指示数据提示部13将图21所示那样的5个手指触摸任务指示画面270显示于身体运动提示装置2。此时,在5个手指触摸任务指示画面270中,通过例如虚线的圆等,显示有与左右的5个手指分别对应的10个触摸指示区域271。
接下来,指示数据提示部13从10个触摸指示区域271中选择1个,在选择的触摸指示区域271的位置显示触摸指示图形272。因此,被检者触摸所显示的触摸指示图形272或者其位置的触摸指示区域271。另外,指示数据提示部13在由被检者触摸了触摸指示图形272的情况或者经过了预定的时间的情况下,消去此前显示的触摸指示图形272,并且选择其它触摸指示区域271,在该选择的触摸指示区域271中重新显示触摸指示图形272。
然后,指示数据提示部13将以上那样的选择触摸指示区域271之一、在该触摸指示区域271的位置显示触摸指示图形272、检测由被检者实施的触摸这样的动作反复预定的次数。此时,触摸指示区域271既可以依照预定的顺序、例如手指的排列的顺序(左手的小指→无名指→中指→食指→拇指→右手的小指→无名指→中指→食指→拇指等)选择,也可以按照随机的顺序选择。
另外,触摸指示区域271也可以设置于与被检者的5个手指的位置大致对应的位置,针对每个被检者校准该位置。在校准的情况下,使被检者用双手5个手指触摸该显示画面(触摸面板),根据此时触摸了的双手5个手指各自的位置,设定双手5个手指的触摸指示区域271。
另外,触摸指示图形272的形状不限于图21所示那样的圆形,只要是能够分离地检测双手5个手指的触摸的形状,则也可以是其它形状。
(位置正确度、时间序列正确度以及认知障碍度的计算)
在以上说明的5个手指触摸任务中,与上述韵律触摸任务的情况同样地,通过计算触摸失败率求出位置正确度md
即,指示/检测数据比较部31(参照图1)每当显示触摸指示图形272时,根据该显示,取得被检者触摸了的触摸位置坐标(X、Y)。然后,在该触摸位置坐标(X、Y)包含于之前显示的触摸指示图形272或者其位置的触摸指示区域271的情况下,判定为触摸成功,否则判定为触摸失败。接下来,位置正确度计算部32计算触摸失败率(=触摸失败次数/(触摸成功次数+触摸失败次数)),用该计算出的触摸失败率定义为位置正确度md
另外,作为位置正确度md使用触摸失败率而并非触摸成功率,如上所述,这是因为在本说明书中将位置正确度md的意义定义为值越小正确度越高的缘故。
另外,与上述伸臂任务的情况同样地,计算时间序列正确度mT。即,时间序列正确度计算部33计算作为显示了触摸指示图形272的时刻τi与被检者触摸了触摸指示图形272或者其位置的触摸指示区域271的时刻ti之差的触摸延迟时间Ti的平均值(=ΣTi/N:N是触摸指示图形272的显示次数),用该计算出的触摸延迟时间Ti的平均值定义为时间序列正确度mT
在如以上那样求出了位置正确度md以及时间序列正确度mT时,认知障碍度计算部41能够通过与在上述实施方式中示出的方法同样的方法计算认知障碍度S。另外,认知障碍度输出部42能够将该计算出的认知障碍度S、其经时变化曲线(参照图9)输出到液晶显示装置、打印机等输出装置5。
即,被检者或者其护理人员通过实施5个手指触摸任务,能够容易地评价包括被检者的脑功能障碍的认知功能降低的程度(认知障碍度S)。
(5个手指触摸任务的使用例)
图22是说明5个手指触摸任务的一个使用例的图。如图22所示,指示数据提示部13首先针对右手,按照特定的顺序,选择触摸指示区域271,同时显示触摸指示图形272,进而针对左手,按照与右手相同的顺序,选择触摸指示区域271,同时显示触摸指示图形272。例如,在左手中以小指→中指→拇指→食指→无名指→…的方式显示触摸指示图形272的情况下,在右手中也以小指→中指→拇指→食指→无名指→…的方式,按照相同的顺序显示触摸指示图形272。
因此,被检者首先在追随右手侧按照特定的顺序显示的触摸指示图形272的同时,用右手的手指触摸该显示的触摸指示图形272或者其位置的触摸指示区域271。接下来,被检者在追随左手侧按照同样的顺序显示的触摸指示图形272的同时,用左手的手指触摸该显示的触摸指示图形272或者其位置的触摸指示区域271。
在这样的5个手指触摸任务中,通过利用其实施得到的认知障碍度S,能够评价用一只手学习到的运动的效果是否也出现在另一只手中这样的点。例如,一般,如果认知功能降低,则认为在左右的运动范围中转抄一连串的运动指令的能力也降低。关于5个手指触摸任务,如果实施图22那样的使用的方式,则还能够用作证实与脑功能有关的一般的常识、学说的工具。
<3.4追随任务>
图23是示出在身体运动提示装置2中提示的追随任务指示画面280的例子的图。
在经由身体运动任务选择画面120(参照图3)选择了追随任务的情况下,身体运动指示部10(参照图1)的指示数据提示部13将图23所示那样的追随任务指示画面280显示于身体运动提示装置2。此时,在追随任务指示画面280中,显示左手用以及右手用的2个追随目标图形281a、281b。
然后,指示数据提示部13使2个追随目标图形281a、281b在追随任务指示画面280中以分别描绘相互不同的轨迹282a、282b的方式移动。被检者在使左右的手指触摸到追随任务指示画面280的状态下,依照其活动用各个手指追随该2个追随目标图形281a、281b。另外,2个追随目标图形281a、281b也可以显示颜色、形状相互不同。
(位置正确度、时间序列正确度以及认知障碍度的计算)
在实施了追随任务时,指示/检测数据比较部31(参照图1)求出追随目标图形281a、281b移动的位置坐标(X0j(t)、Y0j(t))(j=L、R)与被检者的左右的手指的触摸位置坐标(Xj(t)、Yj(t))(j=l、r)的距离,将该距离表示为Lj(t)(j=l、r)。此处,j=l意味着左,j=r意味着右。另外,将Ll(t)称为左手误差,将Lr(t)称为右手误差。
接下来,位置正确度计算部32计算左手误差Ll(t)的时间平均以及右手误差Lr(t)的时间平均,进而用这些计算出的左手误差Ll(t)的时间平均和右手误差Lr(t)的时间平均的平均值,定义为位置正确度md
参照图24,说明时间序列正确度计算部33的处理。
图24是将追随目标图形的位置坐标与被检者的触摸位置坐标的关系表示为示意的时间推移变化曲线的例子的图,(a)是X坐标的时间推移变化的例子,(b)是Y坐标的时间推移变化的例子。
图24(a)中的虚线351表示图23所示的左侧(或者右侧)的追随目标图形281a(或者281b)的X坐标即X0l(t)(或者X0r(t))的时间推移变化。另外,实线352表示被检者的左指(或者右指)的触摸位置坐标的X坐标Xl(t)(或者Xr(t))的时间推移变化。
同样地,图24(b)中的虚线361表示图23所示的左侧(或者右侧)的追随目标图形281a(或者281b)的Y坐标即Y0l(t)(或者Y0r(t))的时间推移变化。另外,实线362表示被检者的左指(或者右指)的触摸位置坐标的Y坐标Yl(t)(或者Yr(t))的时间推移变化。
时间序列正确度计算部33计算追随目标图形281a(或者281b)的X坐标表示的函数X0l(t)(或者X0r(t))与被检者的左指(或者右指)的触摸位置坐标的X坐标表示的函数Xl(t)(或者Xr(t))之间的互相关函数FXl(τ)(或者FXr(τ))。
同样地,时间序列正确度计算部33计算追随目标图形281a(或者281b)的Y坐标表示的函数Y0l(t)(或者Y0r(t))与被检者的左指(或者右指)的触摸位置坐标的Y坐标表示的函数Yl(t)(或者Yr(t))之间的互相关函数FYl(τ)(或者FYr(τ))。
另外,互相关函数是在使2个时间序列信号中的一方的信号偏移了时间τ时,在评价两者的相关的情况下常常使用的函数。
通过以上的处理,时间序列正确度计算部33得到4个互相关函数FXl(τ)、FXr(τ)、FYl(τ)、FYr(τ)。因此,时间序列正确度计算部33计算各个互相关函数FXl(τ)、FXr(τ)、FYl(τ)、FYr(τ)的值为最大的偏移的时间τXl、τXr、τYl、τYr
此处,互相关函数FXl(τ)的值为最大的偏移时间τXl意味着,在使图24(a)的虚线351表示的函数X0l(t)和实线352表示的函数Xl(t)中的一方偏移了时间τXl时,两者的曲线的一致度为最大。
因此,根据互相关函数FXl(τ)得到的偏移的时间τXl作为表示时间序列正确度mT的指标是适合的,同样地得到的偏移的时间τXr、τYl、τYr作为表示时间序列正确度mT的指标也是适合的。
因此,时间序列正确度计算部33取如以上那样计算出的4个偏移的时间τXl、τXr、τYl、τYr的平均,定义为追随任务中的时间序列正确度mT
在如以上那样针对追随任务的情况求出了位置正确度md以及时间序列正确度mT时,认知障碍度计算部41能够通过与在上述伸臂任务的实施方式中示出的方法同样的方法,计算认知障碍度S。另外,认知障碍度输出部42能够将该计算出的认知障碍度S、其经时变化曲线(参照图9)输出到液晶显示装置、打印机等输出装置5。
即,被检者或者其护理人员通过实施追随任务,能够容易地评价包括被检者的脑功能障碍的认知功能降低的程度(认知障碍度S)。
<4.实施方式的变形例>
<4.1脑功能障碍评价装置的结构的变形例>
图25是示出本发明的实施方式的变形例的脑功能障碍评价装置100a的整体结构的例子的图。图25所示的脑功能障碍评价装置100a是将与图1所示的脑功能障碍评价装置100大致等同的功能分离为通过通信网络8相互连接的终端装置101和服务器装置102而实现的装置。
在脑功能障碍评价装置100a中,终端装置101起到对被检者提示身体运动,并且取得被检者的身体运动的数据的作用。另外,服务器装置102起到经由通信网络8接收由终端装置101取得的被检者的身体运动的数据、根据该被检者的身体运动的数据来评价被检者的认知障碍度的作用。除此以外,脑功能障碍评价装置100a的结构以及功能与图1所示的脑功能障碍评价装置100的结构以及功能相同,所以以下主要仅说明相异的部分。
终端装置101的数据处理装置1a的结构成为从图1的脑功能障碍评价装置100的数据处理装置1去掉身体运动正确度计算部30以及认知障碍度评价部40,并追加了数据发送接收部60a以及认知障碍度输出部70的结构。进而,在终端装置101中,新设置有连接数据处理装置1a和通信网络8的通信装置7a。
数据发送接收部60a将在身体运动数据取得部20中取得的被检者的身体运动的检测数据、校准数据经由通信装置7a以及通信网络8发送到服务器装置102。另外,数据发送接收部60a接收在服务器装置102中评价了的被检者的认知障碍度等数据。然后,认知障碍度输出部70将经由数据发送接收部60a接收到的基于服务器装置102的被检者的认知障碍度等数据输出到输出装置5。
另外,服务器装置102构成为包括数据处理装置1b、操作输入装置4b、输出装置5b、存储装置6、通信装置7b等,数据处理装置1b构成为包括身体运动正确度计算部30、认知障碍度评价部40、数据发送接收部60b等。数据发送接收部60b接收从终端装置101发送的被检者的身体运动的检测数据、校准数据,并且将在认知障碍度评价部40中评价了的被检者的认知障碍度等数据发送到终端装置101。
另外,具有以上那样的结构的终端装置101能够通过医生、被检者或者其护理人员等具有的个人电脑、平板终端、智能手机等实现。另外,服务器装置102能够通过高性能的个人电脑、工作站、通用计算机等实现。另外,也可以对1个服务器装置102经由通信网络连接多个终端装置101。
在本实施方式的变形例的脑功能障碍评价装置100a中,终端装置101仅简单地取得被检者的身体运动的数据并显示其评价结果。因此,即使例如遗失终端装置101,被检者的认知障碍度的数据也不会流出。另外,被检者的认知障碍度等评价结果储存于服务器装置102的存储装置6,所以相关的医生、护士、护理人员等易于访问。另外,通过设置服务器装置102,易于将脑功能障碍评价装置100a连接到电子病历系统、投药记录系统、健康管理系统等其它管理医疗信息/健康信息的系统。
<4.2其它变形例>
在以上说明的本发明的实施方式及其变形例中,脑功能障碍评价装置100、100a经由显示了多个身体运动任务的名称的身体运动任务选择画面120(参照图3),使被检者选择1个身体运动任务,使被检者实施所选择的1个身体运动任务。在该情况下,也可以使被检者选择多个身体运动任务。在这样的情况下,认知障碍度评价部40根据各个身体运动任务,计算多个认知障碍度S,但也可以将该各个认知障碍度S与身体运动任务对应起来储存到存储装置6。或者,也可以在新计算出取多个认知障碍度S的平均、加权平均而得到的综合的认知障碍度S之后,将其结果储存到存储装置6。
另外,也可以从脑功能障碍评价装置100、100a删除身体运动任务选择部11,使被检者仅实施预先决定的特定的一个或者多个身体运动任务。
另外,本发明不限于以上说明了的实施方式,还包括各种变形例。例如,上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细地说明了的实施方式,不限于一定具备所说明的所有结构。另外,能够用其它实施方式的结构的一部分置换某个实施方式的结构的一部分,进而,还能够对某个实施方式的结构加上其它实施方式的结构的一部分或者全部。

Claims (15)

1.一种脑功能障碍评价方法,其特征在于,
数据处理装置与身体运动提示装置以及身体运动检测传感器连接,所述身体运动提示装置提示使被检者进行的身体运动,所述身体运动检测传感器检测所述被检者根据提示的所述身体运动而进行了的身体运动的身体运动数据,所述数据处理装置执行:
身体运动指示步骤,生成使所述被检者实施的身体运动指示数据,经由所述身体运动提示装置对所述被检者提示基于所生成的所述身体运动指示数据的身体运动,并指示其实施;
身体运动数据取得步骤,经由所述身体运动检测传感器按照时间序列取得所述被检者进行的身体运动的身体运动数据;
身体运动正确度计算步骤,根据所述身体运动指示数据和所述身体运动数据,计算所述被检者的身体运动的位置正确度以及时间序列正确度;以及
认知障碍度评价步骤,通过将根据计算出的所述位置正确度以及时间序列正确度求出的表示所述被检者的身体运动的正确度的值与预先取得的表示健康者的身体运动的正确度的统计数据进行比较,评价所述被检者的认知障碍度。
2.根据权利要求1所述的脑功能障碍评价方法,其特征在于,
所述数据处理装置还执行:
第1处理,在所述身体运动指示步骤中,提示用于取得所述被检者个别具有的视觉、听觉以及运动能力中的至少一个能力的身体运动;以及
第2处理,在所述身体运动数据取得步骤中,取得所述被检者依照由所述第1处理提示的身体运动进行了的身体运动的身体运动数据来作为排除了所述被检者的所述视觉、听觉以及运动能力中的至少一个能力的影响的校准数据。
3.根据权利要求1所述的脑功能障碍评价方法,其特征在于,
所述数据处理装置将在所述认知障碍度评价步骤中评价了的所述被检者的认知障碍度的数据及其经时变化的数据中的至少一方数据输出到输出装置。
4.根据权利要求1所述的脑功能障碍评价方法,其特征在于,
所述数据处理装置在所述身体运动指示步骤中,在所述身体运动提示装置中提示在所述被检者使2个手指触摸所述身体运动检测传感器的状态下开闭该2个手指的身体运动。
5.根据权利要求1所述的脑功能障碍评价方法,其特征在于,
所述数据处理装置在所述身体运动指示步骤中,执行将刺激所述被检者的视觉的图形显示于所述身体运动提示装置的处理以及从所述身体运动提示装置输出刺激所述被检者的听觉的声音的处理中的至少一方,并且执行在所述身体运动提示装置中提示响应所述刺激而所述被检者触摸所述身体运动检测传感器的身体运动的处理。
6.根据权利要求1所述的脑功能障碍评价方法,其特征在于,
所述数据处理装置在所述身体运动指示步骤中,在所述身体运动提示装置中提示移动的图形,并且在所述身体运动提示装置中提示在所述被检者使手指触摸所述身体运动检测传感器的状态下追随所述移动的图形的身体运动。
7.一种程序,其特征在于,用于使数据处理装置执行以下步骤,其中所述数据处理装置与身体运动提示装置以及身体运动检测传感器连接,所述身体运动提示装置提示使被检者进行的身体运动,所述身体运动检测传感器检测所述被检者根据提示的所述身体运动而进行了的身体运动的实施数据,所述步骤为:
身体运动指示步骤,生成使所述被检者实施的身体运动指示数据,经由所述身体运动提示装置对所述被检者提示基于所生成的所述身体运动指示数据的身体运动,并指示其实施;
身体运动数据取得步骤,经由所述身体运动检测传感器按照时间序列取得所述被检者进行的身体运动的身体运动数据;
身体运动正确度计算步骤,根据所述身体运动指示数据和所述身体运动数据,计算所述被检者的身体运动的位置正确度以及时间序列正确度;以及
认知障碍度评价步骤,通过将根据计算出的所述位置正确度以及时间序列正确度求出的表示所述被检者的身体运动的正确度的值与预先取得的表示健康者的身体运动的正确度的统计数据进行比较,评价所述被检者的认知障碍度。
8.根据权利要求7所述的程序,其特征在于,
使所述数据处理装置还执行:
第1处理,在所述身体运动指示步骤中,提示用于取得所述被检者个别具有的视觉、听觉以及运动能力中的至少一个能力的身体运动;以及
第2处理,在所述身体运动数据取得步骤中,取得所述被检者依照由所述第1处理提示的身体运动进行了的身体运动的身体运动数据来作为排除了所述被检者的所述视觉、听觉以及运动能力中的至少一个能力的影响的校准数据。
9.根据权利要求7所述的程序,其特征在于,
使所述数据处理装置还执行如下步骤:将在所述认知障碍度评价步骤中评价了的所述被检者的认知障碍度的数据及其经时变化的数据中的至少一方数据输出到输出装置。
10.根据权利要求7所述的程序,其特征在于,
使所述数据处理装置在所述身体运动指示步骤中,执行在所述身体运动提示装置中提示在所述被检者使2个手指触摸所述身体运动检测传感器的状态下开闭该2个手指的身体运动的步骤。
11.根据权利要求7所述的程序,其特征在于,
使所述数据处理装置在所述身体运动指示步骤中,执行将刺激所述被检者的视觉的图形显示于所述身体运动提示装置的处理以及从所述身体运动提示装置输出刺激所述被检者的听觉的声音的处理中的至少一方,并且执行在所述身体运动提示装置中提示响应所述刺激而所述被检者触摸所述身体运动检测传感器的身体运动的处理。
12.根据权利要求7所述的程序,其特征在于,
使所述数据处理装置在所述身体运动指示步骤中,执行在所述身体运动提示装置中提示移动的图形,并且在所述身体运动提示装置中提示在所述被检者使手指触摸所述身体运动检测传感器的状态下追随所述移动的图形的身体运动的处理。
13.一种脑功能障碍评价装置,其特征在于,具备:
身体运动提示装置,提示使被检者进行的身体运动;
身体运动检测传感器,检测所述被检者根据提示的所述身体运动进行了的身体运动的身体运动数据;以及
数据处理装置,与所述身体运动提示装置和所述身体运动检测传感器连接,
所述数据处理装置具有:
身体运动指示部,生成使所述被检者实施的身体运动指示数据,经由所述身体运动提示装置对所述被检者提示基于所生成的所述身体运动指示数据的身体运动,并指示其实施;
身体运动数据取得部,经由所述身体运动检测传感器按照时间序列取得所述被检者进行的身体运动的身体运动数据;
身体运动正确度计算部,根据所述身体运动指示数据和所述身体运动数据,计算所述被检者的身体运动的位置正确度以及时间序列正确度;以及
认知障碍度评价部,通过将根据计算出的所述位置正确度以及时间序列正确度求出的表示所述被检者的身体运动的正确度的值与预先取得的表示健康者的身体运动的正确度的统计数据进行比较,评价所述被检者的认知障碍度。
14.根据权利要求13所述的脑功能障碍评价装置,其特征在于,
所述数据处理装置还
作为所述身体运动指示部的处理,执行提示用于取得所述被检者个别具有的视觉、听觉以及运动能力中的至少一个能力的身体运动的第1处理,
作为所述身体运动数据取得部的处理,执行取得所述被检者依照在所述第1处理中提示的身体运动进行了的身体运动的身体运动数据来作为排除了所述被检者的所述视觉、听觉以及运动能力中的至少一个能力的影响的校准数据的第2处理。
15.根据权利要求13所述的脑功能障碍评价装置,其特征在于,
构成为以能够相互通信的方式连接终端装置和服务器装置,
所述终端装置具备所述身体运动提示装置、所述身体运动检测传感器以及第1数据处理装置,所述第1数据处理装置具有所述身体运动指示部以及所述身体运动数据取得部,
所述服务器装置具备第2数据处理装置,所述第2数据处理装置具有所述身体运动正确度计算部和所述认知障碍度评价部。
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