JP2014217649A - てんかん発作のモニタリングシステム及びモニタリング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】三軸加速度計11は、脊椎動物の体表面上に配置されて、脊椎動物の三軸方向における加速度データを検出する。解析部2は、三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成する。さらに、解析部2は、記録部3に記録されたテンプレートデータと解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定する。
【選択図】図1
Description
脊椎動物におけるてんかん発作をモニタリングするためのシステムであって、
検出部と、解析部と、記録部とを備えており、
前記検出部は、三軸加速度計を備えており、
前記三軸加速度計は、前記脊椎動物の三軸方向における加速度データをそれぞれ検出する構成とされており、
前記解析部は、
前記三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成する処理と、
前記記録部に記録されたテンプレートデータと前記解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定する処理と
を行う構成とされている
ことを特徴とするてんかん発作モニタリングシステム。
前記三軸加速度計は、前記脊椎動物の体幹の正中線上に配置されいる
項目1に記載のモニタリングシステム。
前記解析データは、所定期間ごとの、X方向加速度と、Y方向加速度と、Z方向加速度と、これら三軸方向加速度の合成力とについての、平均値及び変動係数であり、
前記テンプレートデータは、てんかん発作状態と非てんかん発作状態の前記脊椎動物について前記解析データを取得することによって事前に生成されたものであって、
かつ、前記テンプレートデータは、てんかん発作状態群と非てんかん発作状態群とを有している
項目1又は2に記載のモニタリングシステム。
前記テンプレートデータと前記解析データとの照合は、前記テンプレートデータにおけるてんかん発作状態群及びと非てんかん発作状態群と前記解析データとのそれぞれのマハラノビス距離を算出し、前記解析データが、前記マハラノビス距離において前記てんかん発作状態群と非てんかん発作状態群のいずれに近いかによって実行される構成とされている
項目1〜3のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。
前記三軸加速度計は、前記脊椎動物の肩甲骨間における背中側に取り付けられている
項目1〜4のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。
さらに出力部を備えており、
前記出力部は、前記解析部における判定の結果を前記記録部に出力して記録する構成となっている
項目1〜5のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。
さらに出力部を備えており、
前記出力部は、前記解析部における判定の結果を外部に通報する構成となっている
項目1〜5のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。
前記てんかん発作は、強直・間代性発作である
項目1〜7のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。
前記脊椎動物はイヌである
項目1〜8のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。
脊椎動物におけるてんかん発作をモニタリングするための方法であって、
脊椎動物の三軸方向における加速度データをそれぞれ検出するステップと、
前記三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成するステップと、
予め準備されたテンプレートデータと前記解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定するステップと
を備えることを特徴とするてんかん発作モニタリング方法。
脊椎動物におけるてんかん発作をモニタリングするためのコンピュータプログラムであって、
脊椎動物の三軸方向における加速度データの入力を受け取るステップと、
前記三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成するステップと、
予め準備されたテンプレートデータと前記解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
本発明の一実施形態におけるてんかん発作モニタリングシステムの構成を、添付の図面を参照しながら説明する。本実施形態のシステムは、脊椎動物の一例としてのイヌにおけるてんかん発作を対象としている。また、本実施形態は、てんかん発作として、強直・間代性発作を対象としている。強直・間代性発作は、てんかん重積状態に至った際に重症化しやすいことが知られている重大な発作だからである。ここで、本明細書における用語の定義は以下のとおりである。
・強直発作:左右ほぼ対称に全身が硬直する発作;
・間代発作:左右ほぼ対称に、全身的な筋肉のけいれんを起こす発作;
・強直・間代性発作:強直性けいれんから間代性けいれんに移行する、あるいはこれらが混在する一連の発作。ただし、本明細書では、強直発作のみ、あるいは間代発作のみの状態もこの用語に含まれるものとして扱う。また、この発作には、全般発作だけでなく、二次性全般化発作(部分発作から二次的に全般化した発作)の場合も含むものとする。
・脊椎動物:ヒト以外の脊椎動物、例えばイヌ。
三軸加速度計11で収集された三軸方向加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成する処理と、
記録部3に記録されたテンプレートデータと解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定する処理と
を行う構成とされている。
以下、図3〜図5を参照して、前記したシステムを用いたてんかん発作モニタリング方法を説明する。
まず、てんかん発作判定の前提となるテンプレートデータを作成するための学習を行う。この学習の手順を、図4をさらに参照しながら説明する。
学習においては、対象動物(本例ではイヌ)のてんかん発作時と非てんかん発作時(つまり通常時)のそれぞれについて、検出部1の三軸加速度計11を用いて、三軸加速度を検出する。学習時における三軸加速度の検出は、好ましくは、後述する判定時における三軸加速度の検出と同様の取り付け状態で行われる。ただし、学習時と判定時とで異なる三軸加速度計を用いることも、必要なデータを得られるのであれば、可能である。
ついで、前記のように検出された、三軸方向の加速度データから、てんかん発作解析用のテンプレートデータを生成する。前記したように、本実施形態で用いる解析データは、所定期間ごと(例えば1分ごと)の、X方向加速度と、Y方向加速度と、Z方向加速度と、これら三軸方向加速度の合成力とについての、平均値及び変動係数となっている。また、テンプレート作成時には、てんかん発作時のデータと非てんかん発作時のデータとを操作者が区別できるので、それぞれの群(てんかん発作状態群と非てんかん発作状態群)にデータをまとめておく。つまり、クラスタを生成しておく。
ついで、クラスタを有するテンプレートデータを、記録部3に格納する。テンプレートデータ生成の実験例については後述する。
つぎに、作成されたテンプレートを用いた、てんかん発作検出の手順について、図5をさらに参照しながら説明する。
まず、検出部1の三軸加速度計11が、イヌの三軸方向における加速度データを継続的に取得し、解析部2に送る。ここで、本実施形態では、取付具12を用いて三軸加速度計11を、イヌの肩甲骨間における背中側に取り付けたので(図2参照)、対象動物であるイヌの口や脚による妨害を受けることなく、測定を行うことができる。また、本実施形態では、取付具12により、三軸加速度計11を、イヌの体幹の正中線上に配置したので、対象動物であるイヌの口や脚による妨害を一層確実に防止できる。ただし、三軸加速度計11の設置位置としては、正中線の直上でなく、その近傍であっても、妨害を防止できる位置であればよい。また、三軸加速度計11を、対象動物の体幹(背中)の正中線上に配置したので、発作の動きの左右差や前後差が大きい場合でも加速度感知の可能性が高いという利点もある。例えば、左後肢を大きく動かすような発作が起きた場合、もしも体の右側に加速度計11が装着されていたとすれば、発作を感知できない可能性がある。同様に、例えば体の後部側(後ろ足側)を大きく動かすような発作が起きた場合、もしも体の前脚近傍に加速度計11が装着されていたとすれば、発作を感知できない可能性がある。これに対して、前記した実施形態では、三軸加速度計11を対象動物の体幹の正中線上に配置したので、このような左右差や前後差の大きな発作も検出できる可能性が高いという利点がある。したがって、本実施形態では、部分発作(あるいは焦点発作ともいう)に分類されるような局所的なてんかん発作の検出も可能になるという利点がある。
解析部2では、三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成する。本実施形態で用いる解析データは、所定期間ごと(例えば1分ごと)の、X方向加速度と、Y方向加速度と、Z方向加速度と、これら三軸方向加速度の合成力とについての、平均値及び変動係数となっている。このデータの種類は、前記したテンプレートデータの場合と同じとされている。
ついで、解析部2は、記録部3に予め準備されたテンプレートデータと、随時取得されている解析データとを照合する。具体的には、解析部2は、テンプレートデータにおけるてんかん発作状態群と非てんかん発作状態群と解析データとのマハラノビス距離を算出する。マハラノビス距離の算出方法としては、既存の手法を用いることができるので、詳しい説明は省略する。
さらに、解析部2は、算出されたマハラノビス距離がどちらの群に近いかによって、てんかん状態か否かの判定を行う。例えば、ある時点で得られた解析データが、てんかん発作状態群のクラスタにより近いのであれば、対象のイヌはてんかん発作状態であると判定できる。
解析部2は、判定結果を出力部4に送る。出力部4は、てんかん発作の発生状況(例えば発生時間、継続期間、発生回数など)を記録部3に記録することができる。あるいは、出力部4は、外部のシステムあるいは通信端末に対して、てんかん発作の発生を通知することもできる。例えば、通信システムを介して、飼い主の携帯端末に、てんかん発作の発生を知らせることができる。
以下、実際にてんかん状態の判定を行った例を説明する。
・対象動物:自然発症のてんかん罹患犬5頭(3犬種)及び健常犬1頭
(すなわち、ビーグル4頭、ミニチュアダックスフンド1頭、ペキニーズ1頭の計6頭:ここでビーグル1頭のみが健常犬であり、残りはすべててんかん罹患犬である)
前記対象動物のうち、てんかんに罹患しているビーグル2頭と罹患していないビーグル1頭を用いて、前記において説明したテンプレートデータを作成した。このとき、対象動物がてんかん状態であるか否かを操作者が確認して、それぞれのデータを、てんかん発作状態群と非てんかん発作状態群のどちらかに関連付けた。テンプレート用のデータ収集中に、対象動物全体で、8回のてんかん発作を発症した。そのうち4回が自然発作であり、残りの4回が薬物誘因発作であった。
ついで、てんかんに罹患している3頭の対象動物(ビーグル、ペキニーズ及びミニチュアダックスフンド:これらはテンプレートデータ作成時の個体とは違う個体である)について、前記した実施形態の手法で三軸加速度データを取得し、判定を行った。結果を図6に示す。ここで2頭の対象動物をそれぞれDog1、Dog2及びDog3としている。対象動物Dog1のてんかん発作時には、てんかん発作群とのマハラノビス距離が6であり、非てんかん発作群とのマハラノビス距離が71であった。これにより、てんかん発作であることを正確に判定できた。以下同様に、Dog1の非発作時、並びに、Dog2及びDog3のてんかん発作時、非てんかん発作時のいずれについても、正しい判定を行うことができた。つまり、この実験例での判別成功率は100%となった。したがって、前記した実施形態の手法により、精度の高いてんかん発作判定を実現可能であることがわかる。
11 三軸加速度計
12 取付具
2 解析部
3 記録部
4 出力部
Claims (11)
- 脊椎動物におけるてんかん発作をモニタリングするためのシステムであって、
検出部と、解析部と、記録部とを備えており、
前記検出部は、三軸加速度計を備えており、
前記三軸加速度計は、前記脊椎動物の三軸方向における加速度データをそれぞれ検出する構成とされており、
前記解析部は、
前記三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成する処理と、
前記記録部に記録されたテンプレートデータと前記解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定する処理と
を行う構成とされている
ことを特徴とするてんかん発作モニタリングシステム。 - 前記三軸加速度計は、前記脊椎動物の体幹の正中線上に配置されいる
請求項1に記載のモニタリングシステム。 - 前記解析データは、所定期間ごとの、X方向加速度と、Y方向加速度と、Z方向加速度と、これら三軸方向加速度の合成力とについての、平均値及び変動係数であり、
前記テンプレートデータは、てんかん発作状態と非てんかん発作状態の前記脊椎動物について前記解析データを取得することによって事前に生成されたものであって、
かつ、前記テンプレートデータは、てんかん発作状態群と非てんかん発作状態群とを有している
請求項1又は2に記載のモニタリングシステム。 - 前記テンプレートデータと前記解析データとの照合は、前記テンプレートデータにおけるてんかん発作状態群及びと非てんかん発作状態群と前記解析データとのそれぞれのマハラノビス距離を算出し、前記解析データが、前記マハラノビス距離において前記てんかん発作状態群と非てんかん発作状態群のいずれに近いかによって実行される構成とされている
請求項1〜3のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。 - 前記三軸加速度計は、前記脊椎動物の肩甲骨間における背中側に取り付けられている
請求項1〜4のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。 - さらに出力部を備えており、
前記出力部は、前記解析部における判定の結果を前記記録部に出力して記録する構成となっている
請求項1〜5のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。 - さらに出力部を備えており、
前記出力部は、前記解析部における判定の結果を外部に通報する構成となっている
請求項1〜5のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。 - 前記てんかん発作は、強直・間代性発作である
請求項1〜7のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。 - 前記脊椎動物はイヌである
請求項1〜8のいずれか1項に記載のモニタリングシステム。 - 脊椎動物におけるてんかん発作をモニタリングするための方法であって、
脊椎動物の三軸方向における加速度データをそれぞれ検出するステップと、
前記三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成するステップと、
予め準備されたテンプレートデータと前記解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定するステップと
を備えることを特徴とするてんかん発作モニタリング方法。 - 脊椎動物におけるてんかん発作をモニタリングするためのコンピュータプログラムであって、
脊椎動物の三軸方向における加速度データの入力を受け取るステップと、
前記三軸方向における加速度データから、てんかん発作解析用の解析データを生成するステップと、
予め準備されたテンプレートデータと前記解析データとを照合することによって、てんかん発作状態であるかどうかを判定するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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