JP2000023985A - 書字及び描画時指先圧力分析による中枢神経疾患診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中枢神経系疾患の筋電図診断の簡素化、およ
び書取練習帳によるリハビリテーションの電子化。 【解決手段】 中枢神経系疾患（運動異常症）の患者に
圧力センサーを装着したコンピュータ図形入力装置で指
定図形または指定文字をなぞらせ、その描画または書字
動作中の指先の圧力と振戦及び指定図形とのズレを分析
する事により、診断の簡素化と患者のリハビリテーショ
ンを行うことにある。 【構成】 符号１の作図図形入力用タブレットレットと
符号２の母指、示指、中指の当たる位置に感圧センサー
が３点装着されているペンを用い、タブレット上に符号
５の指定図形を置き、患者になぞらせる。この動作中の
指先の圧力とペンの位置を符号３の記憶手段に記憶さ
せ、符号４の演算手段により分析し符号５の表示手段に
グラフ表示すると共に平均値、最大値を数値表示する構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療分野の神経外科、
神経内科、リハビリテーション科において、何らか中枢
神経系疾患により随意運動機能が低下した患者（運動異
常症）の不随意運動の振戦の周期と大きさを計測するこ
とにより中枢神経系疾患の診断、障害の度合いの診断、
及び薬剤の効果判定を行う装置。

【０００２】

【従来の技術】検者が目視により、患者を腕を前に水平
に出させるとともに指先を垂らさせ、指先の振戦の大き
さを評価し、傷害の度合いを診断している。

【０００３】検者は患者に体の力をできるだけ抜く様に
指示し、患者の手首を回転させたり、上肢関節の屈伸運
動を受動的に行い、その時の筋肉の抵抗を調べる手技に
より診断している。

【０００４】検者は文字練習帳の文字を患者になぞらせ
るリハビリテーションを行い、元の文字と書かれた文字
のズレを目視により評価することで不随意運動の治癒の
度合いを診断している。

【０００５】日本臨床５１巻１１号７５頁（１１，１９
９３）で発表された「運動異常症に関する臨床検査法」
のように、検者は患者の上肢の筋肉の筋電図を取り、郡
化放電発生の周期及び波形の大きさをグラフから読みと
り、診断している。図２は筋電図波形と振戦の関係を示
しており符号７の郡化放電波形の振幅の異常に大きな状
態は中枢神経系疾患による筋の律動性不随意運動、異常
に小さな状態は非律動性運動の状態を表すことになる、
符号７の郡化放電の出現周期は振戦を表しており、律動
性不随意運動による振戦には、一定姿勢を保つとき出る
姿勢振戦（体位振戦以後姿勢振戦と呼ぶ）と随意運動時
に出る企画振戦（随意収縮振戦以後企画振戦と呼ぶ）な
どがあり、振戦周期により病態を特定している。病態と
振戦の周期（周波数）の関係は文献により多少の差はあ
るものの、パーキンソン病が４〜６Ｈｚ、本態性振戦症
が６〜８Ｈｚ、小脳障害が４〜６Ｈｚ、中脳障書が２．
５〜４Ｈｚなどとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の目視と手技の診
断は簡単ではあるものの、検者の経験の差などで正確さ
にかけ、筋電図での診断は正確さはあるものの取り扱い
に技術及び熟練を要し、診断結果が異なる可能性があ
り、正確な位置に電極の貼付または刺入、及び商用電源
からのノイズの混入の防止を行わないと診断の再現性に
問題があり、その為手間と時間を要するという問題があ
った。また文字練習帳によるものは、検者の目視で元の
文字と患者の書いた文字のズレを評価するため、正確さ
にかける問題があった。

【０００７】本発明の請求項１は、上記問題点を鑑みて
提案されたもので、筋電図による診断よりも簡素であ
る。作図器具を持ち指定された図形をなぞると言う手軽
さで、特別な技術と経験を持たない人が計測し、得られ
たデーターから、診断出来るようにするものである。ま
た本発明の請求項２は請求項１の作図器具を図形入力装
置とすることにより、コンピュータで元の図形または文
字と患者の書いたものとのズレをｍｍ単位で計測表示す
ることにより定量的に診断できるようなり、なおかつ患
者の書いた文字図形の一部を指定して請求項１の診断を
行うことにより、図形入力装置動作（描画動作）の移動
中（随意運動）に振戦が観測されれば企画振戦、動作停
止後振戦が観測されれば姿勢振戦というような診断を行
えるようにするものである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】振戦とは、本来四肢等の機
械的な振動現象を意味し、この現象は筋の緊張と弛緩の
繰り返しにより発生する。筋電図の中枢神経系の診断は
筋の張力が大きければ、筋電波形は大きくなり、張力が
小さければ筋電波形が小さくなることを利用して定量的
に振戦を評価しているにすぎない。図２は筋の張力と筋
電図波形の関係を表しており、の符号７の郡化放電の発
生時は筋の張力は増加し、郡化放電の合間は張力は下が
り弛緩状態となる。物体を人がつかみ保持する場合は、
つかむ動作に関与する筋には張力が発生し、これはつか
む物体に対する圧力となり、張力の変化は振戦であり圧
力の変化となる。本発明の請求項１は、作図器具に感圧
センサー設けることにより振戦を直接的に計測し、保持
圧力とその変化を振戦とし、振戦をフーリエ変換し周波
数分析する算出手段、及び算出結果を表示手段にグラフ
表示することにより不随意運動を評価する。したがって
筋電図における診断の電極位置及びノイズの問題は解決
できる。

【０００９】請求項２は、請求項１の作図器具の感圧セ
ンサーを作図入力装置に設けることにより、コンピュー
タに入力し、指定図形とのズレの最大と平均を表示手段
に数値表示すると共に、描画図形と指定図形を重ね合わ
せた図形を表示手段に表示する。したがって練習帳によ
る目視の問題は解決できる。またこのことにより、患者
の描画図形の任意の点を指定して請求項１との対応を表
示手段に拡大表示する。これにより描画動作と不随意運
動が発生を関連づけて診断する。これにより企画振戦、
姿勢振戦の診断も行えるようになる。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１の作用は、作図器具を保持す
る指の保持圧力が健常者に比べ異常に大きく変化（振
戦）が小さな場合は非律動性不随意運動の痙縮、固縮と
なり、保持圧力が異常に小さい場合は麻痺という診断を
することとなる。また保持圧力の変化を振戦として算出
し、その大きさが健常者に比べ異常に大きな場合は律動
性不随意運動となる、振戦データーをフーリエ変換する
ことより得られた周期成分分析は、従来の技術で述べた
日本臨床５１巻から病態を表すことになり、筋電図と同
様な診断を行うことが可能となる。

【００１１】本発明の請求項２の作用は、作図器具を図
形入力装置として、従来の技術の書取練習帳を電子化し
たものであり、ズレの平均値、最大値、最小値をｍｍ単
位で算出表示することにより、定量的に不随意運動の度
合いを判断出来ると共に、指定図形をなぞるという動作
はリハビリテーションの効果がある。また描画図形の任
意の点を指定しての拡大表示するこにより請求項１の診
断を行うことができ、図形上の静止している点を指定す
れば姿勢振戦、描画中の点を指定すれば企画振戦の診断
を行うことができる。

【００１２】

【実施例】本発明に係わる診断装置の実施例を図面を参
照して詳しく説明する。図１は本発明一実施例である。
請求項１に関する作図器具は符号２のタブレット用ペン
であり、母指、示指、中指の当たる位置にストレンゲー
ジを使用した感圧センサーが装着されている。請求項２
に関する作図入力装置は符号１のタブレットと上記の符
号２のペンである。請求項１の処理は患者の描画または
書字中の各指の経時圧力情報を符号３の記憶手段に記憶
し、符号４の演算手段は検者の要求指令により、圧力対
時間、圧力の変化量対時間（振戦波形）、振戦波形をフ
ーリエ変換しての周期の逆数となる周波数分析が符号５
の表示手段にグラフ表示及び、最大値と平均値などが数
値表示される。請求項２の処理は、符号６の指定図形用
紙をタブレットに置き患者になぞらせ、請求項１のデー
ターの取り込みと平行して、ペンのＸＹ座標データーの
経時情報を符号３の記憶手段に記憶し、符号４の演算手
段は検者の要求指令により、基本図形と患者の描画図形
の重ね合わせ図形表示、基本図形と患者の描画図形の経
時的ズレを符号５の表示手段にグラフ表示および、最大
値と平均値を数値表示する。その他の請求項２の処理と
して、検者が患者の描画図形の一箇所を指定することに
より、請求項１の処理を前後１．２８秒間が拡大表示さ
れる。以上が実施例の構成である。実施例では母指、示
指、中指の３点検出となっているが、母指と示指あるい
は母指のみ、示指のみも請求項１に含まれるものとす
る。また感圧センサーを指先などに貼付し作図器具を持
つことも請求項１に含まれるものとする。請求項２に関
しては実施例では基本図形用紙をなぞるようになってい
るが、液晶表示に基本図形を表示し透明タッチスィッチ
でなぞるものも含まれるものとする。

【００１３】ここで、図１の符号３の記憶手段と符号４
の演算手段は、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、及び
内部記憶装置となるＲＡＭ，ＲＯＭ等のメモリを備えた
演算処理装置（コンピュータ）に記憶されたプログラム
であり、あるいは磁気ディスク等の補助記憶装置に記憶
されたプログラムである。また符号５の表示手段とはＣ
ＲＴディスプレイ又は液晶ディスプレイ、プリンター等
を意味する。

【００１４】記憶操作は、検者がタブレットに指定図形
用紙を置き、符号３の記憶手段の記憶開始操作をすると
共に患者に描画開始の合図を送る。記憶手段はタブレッ
トからのＸＹ座標情報とペンに装着された各指の感圧セ
ンサーの圧力情報を毎秒１００回の周期で１分２１秒９
２間（８１９２データー）記憶する。ただし検者が途中
で中止の操作を記憶手段に行った場合はそこまでの記憶
となる。一回の計測でのデーター数が８１９２としたの
は、計測時間を一分としたかったが、演算手段での高速
フーリエ変換の技法が２の倍数データー数が必用なた
め、このようなデーター数となった。

【００１５】符号４の演算手段の機能は指定図形と患者
の描画図形を重ね合わせて表示手段に表示し、大きく二
つの機能項目に別けて診断分析する。請求項１に関する
ものは総合分析で記憶手段３に記憶された内容の全てを
診断分析する。診断分析の機能は指先圧力表示、圧力の
変化を抽出した振戦波形表示、振戦波形をフーリエ変換
しての周波数分析表示がある。ただその中の指定図形と
の偏差表示は請求項２に関するものである。請求項２に
関するものはポイント分析であり、患者の描画図形の任
意の点を指定し、その点の前後１．２８秒間の請求項１
の内容が表示手段に拡大表示される。図３は請求項２の
実施例の描画図形と指定図形の重ね合わせ表示であり、
符号８のマークはポイント分析の指定点である。

【００１６】符号４の演算手段の指先圧力表示は、感圧
センサーの記憶情報を最大２Ｋｇとして母指、示指、中
指の保持圧力を時間対圧力のグラフ表示を表示手段に表
示すると共に最大値と平均値を算出し表示手段に数値表
示する。記憶範囲を最大２Ｋｇとしたのは、男女合わせ
て１０人健常者を計測した結果、特に意識しなければ２
００ｇ〜１Ｋｇの範囲にあったためである。図４は請求
項１の実施例の総合分析圧力対時間表示であり、図５は
請求項２のポイント分析圧力対時間表示である。

【００１７】符号４の演算手段の振戦波形表示は、上記
保持圧力情報に対して微分処理を行い、変化分を抽出
し、この時間対圧力変化を振戦波形として、表示手段に
グラフ表示すると共に、波形の＋最大値、−最大値を算
出し表示手段に数値表示する。図６は請求項１の実施例
の総合分析圧力変化対時間表示であり、図７は請求項２
の実施例のポイント分析圧力変化対時間表示である。

【００１８】符号４の演算手段の周波数分析表示は、上
記圧力変化の１．２８秒間の記憶情報にたいして、フー
リエ変換とリニアスペクトラムの演算処理を行い、請求
項２に関するポイント分析では周波数帯その周波数成分
の大きさを平面グラフを表示手段に表示すると共に最大
成分を持つ周波数とその成分の大きさを表示手段に数値
表示する。請求項１に関する総合分析では最大記憶時間
を１．２８秒で除算し、Ｙ軸に成分の大きさ、Ｚ軸に周
波数、Ｘ軸に１．２８秒を１単位とする時間を取る３次
元グラフを表示手段に表示すると共に各１．２８秒間に
おける最大成分をピークパワー（ＰＷ）、その周波数を
ピークパワー周波数（ＰＰＦ）として、ＰＷ最大値と平
均値、ＰＰＦ最大値と平均値を算出し表示手段に数値表
示する。図８は請求項２の実施例のポイント分析の表示
であり、図９請求項２の実施例の総合分析の表示であ
る。周期は周波数と逆数の関係にある。

【００１８】符号４の演算手段の指定図形との偏差表示
は、請求項２に関するものであり、患者の描画図形が指
定図形の内側を通った場合は−の距離、外側を通った場
合は＋の距離として指定図形との距離を算出し時間対偏
差（ズレの距離）のグラフとして表示手段に表示すると
共に、＋最大値と−最大値及び距離の絶対値平均を算出
し表示手段に数値表示する。図１０は実施例の表示であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１
は、図形入力装置の指のあたる位置に装着された感圧セ
ンサーにより、圧力の大きさとその変化の振戦から律動
性不随意運動あるいは非律動性不随意運動の診断が患者
に図形入力装置を持ち指定図形をなぞらせるだけで手軽
に行えることにより、特殊な技術及び経験を必用とせず
多くの人が診断できる為、実用的価値は大である。

【００２０】請求項２は、患者の描いた図形と対応させ
ることにより、より詳細な診断が行えると共に、リハビ
リテーション効果もあり、治癒による回復度合いも数値
で確認できるため、患者の励みともなる。また操作が簡
単であることから、患者自身が自宅などでリハビリテー
ションを行うことができ、今後の老人医療などを考える
と実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のブロック図である。

【図２】従来の技術の筋電図による、郡化放電の様子
と、振戦（震え）の関係の概念図である。

【図３】請求項２の実施例において、患者になぞらせる
為の指定図形と、患者が描画した図形を重ね合わせて表
示した図である。

【図４】請求項１の実施例、総合分析において、患者の
描画中の指の圧力の推移を表示した図である。

【図５】請求項２の実施例、ポイント分析において、患
者の描画中の指の圧力の推移を表示した図である。

【図６】請求項１の実施例、総合分析において、患者の
描画中の指の圧力の変化量の推移を表示した図である。
（振戦の表示）

【図７】請求項２の実施例、ポイント分析において、患
者の描画中の指の圧力の変化量の推移を表示した図であ
る。（振戦の表示）

【図８】請求項２の実施例、ポイント分析において、患
者の振戦（震え）を周波数分析した図である。

【図９】請求項１の実施例、総合分析において、患者の
振戦（震え）を周波数分析した３次元表示である。

【図１０】請求項２の実施例、総合分析において指定図
形と患者の描画図形との距離の推移を表示した図であ
る。

【符号の説明】

１ 作図図形入力用タブレット ２ 圧力センサーを装着したタブレット用ペン ３ 実施例の記憶手段 ４ 実施例の演算手段 ５ 表示手段 ６ 患者がなぞる為の指定図形用紙 ７ 筋電図波形の郡化放電 ８ 患者の描画図形上のポイント分析指定点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手の指先で保持し書字又は描画をする器具
   （以後作図器具と呼ぶ）で指のあたる位置に感圧センサ
   ーを設け、描画動作中の指先の保持圧力検出手段と、こ
   れら圧力検出手段からの検出信号に基づき、圧力の検出
   記憶手段及び律動性不随意運動の振戦の周期成分を算出
   する演算手段と算出結果を表示する表示手段を備えたこ
   とを特徴とする中枢神経系疾患の診断装置。
2. 【請求項２】コンピュータ用描画及び書字入力装置（以
   後図形入力装置と呼ぶ）に感圧センサーを設け、指定さ
   れた図形と描画図形の偏差も考慮し、また請求項１の演
   算表示を患者の入力図形の任意の位置を指定し拡大表示
   することにより、精度を上げた中枢神経系疾患の診断装
   置。