JP2015047193A - Rehabilitation support device and rehabilitation support method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize effective rehabilitation for easing pain such as phantom limb pain, etc. and paralysis due to cerebral infarction, etc.SOLUTION: A rehabilitation support device comprises: a movement detection unit that detects a body movement of a patient carrying out rehabilitation; and an arithmetic processing unit that virtually generates a bodily expression in the patient's brain. The arithmetic processing unit plans the body movement required in the rehabilitation, recognizes the body movement detected by the movement detection unit and then virtually generates the bodily expression in the patient's brain. Then, the device generates an image on the basis of the virtual bodily expression in the patient's brain and presents it to the patient.

Description

本発明は、患者のリハビリテーションを支援するリハビリテーション支援装置及びリハビリテーション支援方法に関する。特に、幻肢痛と称される痛みを持つ患者のリハビリテーションや、脳梗塞などの後遺症による麻痺を有する患者のリハビリテーションに適用して好適な、リハビリテーション支援装置及びリハビリテーション支援方法に関する。   The present invention relates to a rehabilitation support device and a rehabilitation support method for supporting rehabilitation of a patient. In particular, the present invention relates to a rehabilitation support apparatus and a rehabilitation support method that are suitable for rehabilitation of patients with pain called phantom limb pain and rehabilitation of patients with paralysis due to sequelae such as cerebral infarction.

不慮の事故や手術などで、肢体の一部を失った人の中には、幻肢痛と称される痛みを持つ人がいる。幻肢痛とは、存在しないはずの肢体が痛みを感じることであり、人によっては非常に強い痛みを感じることが知られている。例えば、片手を事故などで失った患者が、存在しない方の手に痛みを感じることである。この幻肢痛に対しては、従来、鎮痛剤などの薬物療法や神経の切除などの治療が試みられてきたが、薬物療法は一時的な効果しかなく、また、神経の切除を行っても再発することがあり、非常に治療が困難である。
幻肢痛が発生する原理は完全には解明されていないが、人間の脳が、実際には存在しない肢体を存在していると認識しているために、肢体の状態と脳の状態が一致せず、その不一致が痛みの原因になっているものと推測されている。
Some people who have lost part of their limbs due to accidents or surgery have pain called phantom limb pain. Phantom limb pain means that a limb that should not exist feels pain, and it is known that some people feel very painful. For example, a patient who loses one hand due to an accident or the like feels pain in the hand that does not exist. For this phantom limb pain, pharmacotherapy such as analgesics and treatments such as nerve resection have been attempted, but pharmacotherapy has only a temporary effect, and even if nerve resection is performed. It may recur and is very difficult to treat.
The principle of phantom limb pain has not been fully elucidated, but the human brain recognizes that there is a limb that does not actually exist, so the state of the limb matches the state of the brain. It is speculated that the discrepancy is causing pain.

従来、幻肢痛をリハビリテーションにより改善する手法の1つとして、鏡療法(鏡治療)が知られている。この鏡療法は、例えば左手を失った患者の手前に、存在しない左手を隠すように鏡を置き、その鏡の前に患者の健全な手である右手を映すものである。このようにすることで、患者には、右手の鏡像として、存在しない左手が見えるようになる。
このため、患者は視覚的に両手があるように見え、患者の脳は、視覚情報で両手の存在を認識するようになる。このような鏡療法をある程度の時間、患者に対して行うことで、幻肢痛が改善されることが知られている。
Conventionally, mirror therapy (mirror treatment) is known as one of the methods for improving phantom limb pain by rehabilitation. In this mirror therapy, for example, a mirror is placed in front of a patient who has lost the left hand so as to hide the left hand that does not exist, and the right hand, which is the patient's healthy hand, is reflected in front of the mirror. By doing so, the patient can see the left hand that does not exist as a mirror image of the right hand.
For this reason, the patient appears to have both hands visually, and the patient's brain recognizes the presence of both hands by visual information. It is known that phantom limb pain is improved by performing such mirror therapy on a patient for a certain period of time.

また、特許文献1には、電子的なディスプレイを使用して、鏡像に相当する画像を表示して、治療を行う治療支援装置が記載されている。すなわち、仮想空間上で健常な肢体を動かす、アバターの画像(仮想空間での健常な肢体)を作成しておき、その画像を患者に見せて、その画像に合わせて、自身の存在しない幻肢を動かすようにリハビリテーションを行うものである。このように存在しない肢体をディスプレイで患者に見せて行う治療は、模倣療法と称されている。この模倣療法は、鏡像に相当する画像を、鏡を使用せずに電子的に表示するものである。しかし、リハビリテーションによる効果は、鏡治療と同等であることが知られている。   Patent Document 1 describes a treatment support apparatus that uses an electronic display to display an image corresponding to a mirror image and performs treatment. That is, create an avatar image (healthy limb in the virtual space) that moves a healthy limb in the virtual space, show the image to the patient, and match the image with the phantom limb that does not exist Rehabilitation to move Such a treatment in which a non-existing limb is shown to a patient on a display is referred to as mimic therapy. In this mimic therapy, an image corresponding to a mirror image is electronically displayed without using a mirror. However, the effects of rehabilitation are known to be equivalent to mirror treatment.

特許第4025230号公報Japanese Patent No. 4025230

ところが、鏡療法や模倣療法では、実際には存在しない幻肢が、存在しているものと自身の脳に思いこませることで、現実の身体状態と脳の状態との乖離を少なくして、痛みを除く治療であり、一時的に痛みを除去する治療効果が期待できる。しかしながら、リハビリの進行度合いに応じてどのような運動を行うのが痛みの低減に効果的なのかが不明であるという問題がある。また、鏡療法や模倣療法では、痛みを除くことができない患者もおり、より効果の高い治療やリハビリテーションを行うことが望まれていた。   However, in mirror therapy and imitation therapy, the phantom limbs that do not actually exist are made to reflect in the brain that they are present, thereby reducing the divergence between the actual physical state and the state of the brain. The treatment effect can be expected to temporarily remove pain. However, there is a problem that it is unclear what kind of exercise is effective in reducing pain according to the progress of rehabilitation. In addition, there are patients who cannot remove pain with mirror therapy or imitation therapy, and it has been desired to perform more effective treatment and rehabilitation.

また、幻肢痛とは別の症例として、例えば脳梗塞などの疾患により、脳に障害が発生して、肢体の動作に麻痺が残っている患者に対しても、リハビリテーションをより効率良く行うことが望まれている。従来、肢体の動作に麻痺が残っている患者に対するリハビリテーションは、麻痺していない機能による運動能力を引き出すために、歩行訓練などを行うものであった。これに対して、近年、脳梗塞などで一度損傷した脳の機能であっても、脳に直接的に作用するリハビリテーションを行うことで、ある程度、運動機能が回復することが判ってきた。   Also, as a case different from phantom limb pain, rehabilitation should be performed more efficiently even for patients whose brain has been damaged due to diseases such as cerebral infarction and paralysis remains in limb movement Is desired. Conventionally, rehabilitation for a patient who remains paralyzed in the movement of the limbs has performed walking training and the like in order to draw out the motor ability by the function that is not paralyzed. On the other hand, in recent years, it has been found that even if the brain function has been damaged once due to cerebral infarction or the like, the motor function is restored to some extent by performing rehabilitation that directly acts on the brain.

幻肢痛を持つ患者や、肢体の動作に麻痺がある患者に対して行われる、脳の機能の改善を目指したリハビリテーションとしては、促通反復療法と称される、肢体の運動の誘発と反復を行うリハビリテーションが知られている。また、患者の頭部に磁力を発生するコイルを装着して、脳を活性化することでリハビリテーションを行うTMS治療法(Transcranial magnetic stimulation:経頭蓋磁気刺激治療法)が知られている。   For rehabilitation aimed at improving brain function in patients with phantom limb pain or patients with paralysis of the limbs, induction and repetition of limb movements called repetitive therapy Rehabilitation to perform is known. In addition, a TMS treatment method (Transcranial magnetic stimulation) in which rehabilitation is performed by attaching a coil that generates a magnetic force to the head of a patient and activating the brain is known.

図8は、これらの治療法が、患者の脳内の身体表現に対して与える影響の例を示す。図8は、患者の感覚運動系及び脳内身体モデルを示したものである。
図8に示す感覚運動系及び脳内身体モデルは、患者の肢体の運動機能から見たものである。すなわち、脳10は、肢体の運動を行うための機能として、脳内身体表現機能11と、認知機能12と、企図機能13と、一次感覚野機能14と、一次運動野機能15とを有している。
一次感覚野機能14は、身体20の感覚器21からの信号で、肢体の感覚を感じ取る。そして、一次運動野機能15からの信号で、筋肉などによる運動器22が肢体を動かす。運動器22による運動は、外部の環境30によって認識され、感覚器21にフィードバックされる。例えば手の動きが、患者自身の視覚で認識されて、脳にフィードバックされる。
一次感覚野機能14が感覚器21から認識した感覚は、認知機能12で認知されると共に、企図機能13で認知された状態からさらに動かすことが指示される。
FIG. 8 shows an example of the effect of these treatments on the body representation in the patient's brain. FIG. 8 shows a patient's sensorimotor system and a body model in the brain.
The sensorimotor system and the intracerebral body model shown in FIG. 8 are viewed from the motor function of the patient's limbs. That is, the brain 10 has a brain body expression function 11, a cognitive function 12, an intention function 13, a primary sensory field function 14, and a primary motor field function 15 as functions for limb movement. ing.
The primary sensory area function 14 senses the sense of the limbs with a signal from the sensory organ 21 of the body 20. Then, with a signal from the primary motor area function 15, the exerciser 22 such as a muscle moves the limb. Movement by the exerciser 22 is recognized by the external environment 30 and fed back to the sensory device 21. For example, hand movement is recognized by the patient's own vision and fed back to the brain.
The sense recognized by the primary sensory area function 14 from the sensory organ 21 is recognized by the cognitive function 12 and is further instructed to move from the state recognized by the planning function 13.

従来の鏡療法、模倣療法、反復療法及びTMS治療法では、図8で示す、一次感覚野14、一次運動野15、感覚器21、ないし運動器22の周辺のみをターゲットとしており、脳内身体表現11を積極的に考慮していなかった。
したがって、このような患者の感覚運動系及び脳内身体モデルを考えたとき、鏡療法や模倣療法は、主として、一次感覚野機能14と一次運動野機能15との間での不整合をなくすようなリハビリテーションであり、促通反復療法は、主として、感覚器21での感覚が正しく行えるようなリハビリテーションであった。またTMS治療法は、主として、一次運動野機能15を改善するリハビリテーションであると考えられていた。
In conventional mirror therapy, mimic therapy, repetitive therapy, and TMS therapy, only the vicinity of the primary sensory area 14, primary motor area 15, sensory organ 21, or motor organ 22 shown in FIG. Expression 11 was not considered actively.
Therefore, when considering such a patient's sensorimotor system and body model in the brain, mirror therapy and imitation therapy mainly eliminate inconsistencies between the primary sensory cortex function 14 and the primary motor cortex function 15. The repetitive therapy is mainly a rehabilitation in which the sensation with the sensory organ 21 can be correctly performed. In addition, the TMS treatment method was mainly considered to be a rehabilitation that improves the primary motor area function 15.

このように、患者の肢体の運動機能改善のための療法であっても、それぞれの療法で改善が期待できる脳の機能は異なっている。したがって、効果的に治療を進めるためには、それぞれの療法を適切に組み合わせる必要がある。しかしながら現状では、それぞれの療法を開発した医療機関で、それぞれの療法が個別に行われているような状況であり、患者の運動機能改善のために、患者の状態に合わせて、適切な療法の選択が行われているとは言えない状況であった。   Thus, even in the therapy for improving the motor function of the patient's limbs, the brain functions that can be expected to improve with each therapy are different. Therefore, in order to advance treatment effectively, it is necessary to combine each therapy appropriately. However, at present, the medical institutions that have developed each therapy are in a situation where each therapy is performed individually, and in order to improve the patient's motor function, an appropriate therapy can be selected according to the patient's condition. It could not be said that the selection was made.

本発明は、幻肢痛などの痛みや脳梗塞などによる麻痺などを緩和するためのリハビリテーションが、効果的に行えるリハビリテーション支援装置及びリハビリテーション支援方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a rehabilitation support device and a rehabilitation support method that can effectively perform rehabilitation for relieving pain such as phantom limb pain or paralysis due to cerebral infarction or the like.

本発明のリハビリテーション支援装置は、リハビリテーションを実行する患者の体の動きを検出する動き検出部と、脳内身体表現を仮想的に生成する演算処理部と、画像生成部と、表示部とを備える。
演算処理部は、リハビリテーションで要求される体の動きを企図し、動き検出部が検出した体の動きを認知することで、脳内身体表現を仮想的に生成する。画像生成部は、演算処理部が生成した身体表現で決まる体の状態を画像化する。表示部は、画像生成部が生成した画像を表示する。なお、脳内身体表現とは、図4で示されるような運動方程式で記述される身体パラメータおよびその背接続状態さらにそのダイナミクスを指す。
A rehabilitation support device according to the present invention includes a motion detection unit that detects a body motion of a patient who performs rehabilitation, an arithmetic processing unit that virtually generates a body representation in the brain, an image generation unit, and a display unit. .
The arithmetic processing unit contemplates the body movement required in the rehabilitation, and recognizes the body movement detected by the movement detecting unit, thereby virtually generating a body representation in the brain. The image generation unit images the body state determined by the body expression generated by the arithmetic processing unit. The display unit displays the image generated by the image generation unit. In addition, the body representation in the brain indicates the body parameters described by the equation of motion as shown in FIG. 4, the back connection state, and the dynamics thereof.

本発明のリハビリテーション支援方法は、リハビリテーションを実行する患者の動き検出処理と、脳内身体表現を仮想的に生成する仮想身体表現生成処理と、患者に画像を提示する画像処理とを含む。
仮想身体表現生成処理は、リハビリテーションで要求される体の動きを企図し、動き検出処理で検出した体の動きを認知することで、脳内身体表現を仮想的に生成する。画像処理は、仮想身体表現生成処理で生成した身体表現で決まる体の状態を画像化して、患者に提示する。
The rehabilitation support method of the present invention includes a motion detection process of a patient who performs rehabilitation, a virtual body expression generation process that virtually generates a body expression in the brain, and an image process that presents an image to the patient.
The virtual body expression generation process contemplates the body movement required in the rehabilitation, and recognizes the body movement detected by the movement detection process, thereby virtually generating a body expression in the brain. In the image processing, the body state determined by the body representation generated by the virtual body representation generation processing is imaged and presented to the patient.

本発明によると、患者の脳内の身体表現を演算処理で推定して、その推定した身体表現を画像化して患者に提示し、患者自身の痛みの度合いを判断することで、患者自身の運動の意図が自身の脳内の身体表現に及ぼす影響を考慮しながら、リハビリテーションを実行することができる。このため、例えば現在行われているリハビリテーションが、患者の脳内でどのような影響があるかを確かめながら、段階的に運動状態を変化させるような高度なリハビリテーションが可能になる。
具体的には、例えば幻肢痛を有する患者に対して、その患者の脳内の身体表現と実際の肢体の状態とが一致しない状態を、一致させるようにリハビリテーションすることが可能になる。
また、脳梗塞などによる麻痺がある患者に対して、麻痺した脳の機能を徐々に回復させるリハビリテーションが可能になる。
According to the present invention, the body expression in the patient's brain is estimated by arithmetic processing, the estimated body expression is imaged and presented to the patient, and the patient's own motion is determined by judging the degree of pain of the patient himself / herself. Rehabilitation can be performed while taking into account the influence of the intent on the body expression in the brain. For this reason, for example, it is possible to perform advanced rehabilitation in which the exercise state is changed step by step while confirming the influence of the currently performed rehabilitation in the patient's brain.
Specifically, for example, a patient having phantom limb pain can be rehabilitated so that the physical expression in the patient's brain does not match the actual limb state.
In addition, rehabilitation for gradually recovering the function of the paralyzed brain is possible for a patient with paralysis due to cerebral infarction or the like.

本発明の一実施の形態によるシステムモデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the system model by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるリハビリテーションの実行状況の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the execution condition of the rehabilitation by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による装置例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of an apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による脳内身体表現のモデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the model of the body representation in a brain by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による脳内身体表現に対応する運動方程式の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the equation of motion corresponding to the body representation in the brain by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるリハビリテーションの実行手順の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the execution procedure of the rehabilitation by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるリハビリテーションの進行状態を判断する手順の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the procedure which judges the progress state of rehabilitation by one embodiment of this invention. 各種リハビリテーションが脳に与える影響の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the influence which various rehabilitation has on a brain.

[1.システムモデルの例]
図1は、本発明の一実施の形態の例(以下、「本例」と称する)のリハビリテーション支援装置を、システムモデルから見たものである。図1において、右半分は実際の患者の感覚運動系及び脳内身体表現モデル(現実系)を示し、左半分は本例のシステムで実現される仮想アバターの感覚運動系及び脳内身体表現モデル(仮想系)を示す。
図1に示すように、本例では、患者は頭部にヘッドマウントディスプレイ131を装着する。患者は、ヘッドマウントディスプレイ131で提示される画像を見ることができる。なお、患者は、ヘッドマウントディスプレイ131を装着した状態では、患者の周囲の実際の様子を見ることはできない。つまり、患者は、ヘッドマウントディスプレイ131で提示される画像が、患者の周囲の様子や患者の身体状態であると認識する。
そして、動作計測器132は、ヘッドマウントディスプレイ131を装着した患者の体の動きを計測する。
[1. Example of system model]
FIG. 1 shows a system model of a rehabilitation support apparatus according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “this example”). In FIG. 1, the right half shows an actual patient's sensory-motor system and brain body representation model (real system), and the left half shows a virtual avatar sensori-motor system and brain body representation model realized by the system of this example. (Virtual system).
As shown in FIG. 1, in this example, the patient wears a head-mounted display 131 on the head. The patient can see the image presented on the head mounted display 131. Note that the patient cannot see the actual situation around the patient when the head-mounted display 131 is attached. In other words, the patient recognizes that the image presented on the head mounted display 131 is a state around the patient or a physical state of the patient.
Then, the motion measuring instrument 132 measures the movement of the body of the patient wearing the head mounted display 131.

患者の実際の感覚運動系及び脳内身体表現モデルは、ヘッドマウントディスプレイ131を介して提示される画像による環境30を、身体20が備える感覚器21で認識する。ここでの感覚器21は、視覚である。視覚による感覚器21で得た情報は、患者の脳10内の感覚野14に伝えられる。感覚野14に伝えられた情報の内で、患者自身の身体の状態を示す情報から、脳内身体表現11が形成される。例えば、左手が上げられた状態を感覚器21で認識したとき、脳10が形成する脳内身体表現11は、その左手が上げられた状態の身体表現となる。   The patient's actual sensorimotor system and brain body representation model recognize the environment 30 based on the image presented via the head-mounted display 131 with the sensory device 21 included in the body 20. The sensory organ 21 here is visual. Information obtained by the visual sensory organ 21 is transmitted to the sensory area 14 in the brain 10 of the patient. Among the information transmitted to the sensory area 14, the brain body representation 11 is formed from the information indicating the state of the patient's own body. For example, when the state in which the left hand is raised is recognized by the sensory organ 21, the body representation 11 in the brain formed by the brain 10 is a body representation in a state in which the left hand is raised.

この脳内身体表現11は、感覚野14からの情報を認知する認知機能12と、その認知機能12で認知した身体を、患者自身の脳がどのように動かしたいか判断する身体意識機能16と、その身体意識機能16によって身体の肢体などを動かすように指示する企図機能13とを備える。身体意識機能16は、身体保持感と運動主体感を持つ。
そして、身体意識機能16から企図機能13を介して、脳内身体表現11に肢体の動きなどが伝わると、脳内身体表現11が、運動野15に運動の状態を伝える。なお、脳内では、脳内身体表現11と身体意識機能16とが情報を伝達して、相互に整合性がとれるようになっている。この脳内身体表現11と身体意識機能16との間の情報伝達は、比較的遅い情報伝達である。
The body representation 11 in the brain includes a cognitive function 12 that recognizes information from the sensory area 14, and a body conscious function 16 that determines how the patient's own brain moves the body recognized by the cognitive function 12. And an intention function 13 for instructing to move the limbs of the body by the body consciousness function 16. The body consciousness function 16 has a body holding feeling and an exercise subject feeling.
Then, when the movement of the limb is transmitted from the body consciousness function 16 to the brain body representation 11 via the planning function 13, the body representation 11 in the brain transmits the state of motion to the motor area 15. In the brain, the body representation 11 in the brain and the body consciousness function 16 transmit information so that they are consistent with each other. Information transmission between the body representation 11 in the brain and the body consciousness function 16 is relatively slow information transmission.

脳10内の運動野15は、身体20の運動器22に対して運動を伝える。例えば、手を動かすときには、手の筋肉を動かす神経に対して信号を送る。なお、脳内の感覚野14と運動野15とは情報を伝達して、整合性をとっている。この感覚野14と運動野15との間の情報伝達は、比較的高速の情報伝達となる。   The motor area 15 in the brain 10 transmits movement to the exerciser 22 of the body 20. For example, when moving the hand, a signal is sent to the nerve that moves the muscles of the hand. The sensory area 14 and the motor area 15 in the brain transmit information to ensure consistency. Information transmission between the sensory area 14 and the motor area 15 is relatively high-speed information transmission.

次に、図1の左側に示す、本例のリハビリテーション支援装置が構築する仮想の感覚運動系及び脳内身体表現モデルについて説明する。
この仮想の感覚運動系及び脳内身体表現モデルは、脳のモデル110と、身体のモデル120と、仮想環境130とで構成される。仮想環境130は、ヘッドマウントディスプレイ131と動作計測器132と電極133とで構成される。
身体のモデル120は、感覚器121と運動器122とを備える。感覚器121は、動作計測器132で計測された体の各部の動きを判断する処理部に相当し、運動器122は、ヘッドマウントディスプレイ131に供給する画像の生成処理部に相当する。また、電極133が、患者の神経を伝わる信号を検出して、脳のモデル110側に検出信号がフィードバックされる。この電極133は、例えば幻肢痛を緩和するリハビリテーションを行う際に、その幻肢に対して繋がっていた神経の信号を検出する。運動機能が麻痺した患者の場合には、電極133は、運動機能が麻痺した肢体に繋がっている神経の信号を検出する。
Next, a virtual sensory motor system and a body representation model in the brain constructed by the rehabilitation support device of this example shown on the left side of FIG. 1 will be described.
This virtual sensorimotor system and body representation model in the brain are composed of a brain model 110, a body model 120, and a virtual environment 130. The virtual environment 130 includes a head mounted display 131, an operation measuring instrument 132, and an electrode 133.
The body model 120 includes a sensory device 121 and an exercise device 122. The sensory device 121 corresponds to a processing unit that determines the movement of each part of the body measured by the motion measuring device 132, and the exercise device 122 corresponds to an image generation processing unit supplied to the head mounted display 131. In addition, the electrode 133 detects a signal transmitted through the nerve of the patient, and the detection signal is fed back to the brain model 110 side. The electrode 133 detects a signal of a nerve connected to the phantom limb when, for example, rehabilitation for relieving phantom limb pain is performed. In the case of a patient whose motor function is paralyzed, the electrode 133 detects a signal of a nerve connected to a limb whose motor function is paralyzed.

感覚器121で検出した患者の体の動きは、脳モデル110の感覚野114に伝えられる。感覚野114が検出した患者の体の動きの情報は、脳内身体表現111に伝えられる。脳内身体表現111は、実際の脳10と同様に、脳内身体表現111と、認知機能112と、企図機能113と、身体意識機能116とを備える。
脳内身体表現111は、運動野115に対して運動の状態を伝える。運動野115からの情報は、身体モデル120の運動器122に伝えられる。ここでは、運動器122は、身体が指示された運動を実行した状態の画像を生成する処理部に相当する。
The movement of the patient's body detected by the sensory device 121 is transmitted to the sensory area 114 of the brain model 110. Information on the movement of the patient's body detected by the sensory area 114 is transmitted to the body representation 111 in the brain. The brain body representation 111 includes a brain body representation 111, a cognitive function 112, an intention function 113, and a body consciousness function 116, as in the actual brain 10.
The body representation 111 in the brain tells the motor area 115 the state of exercise. Information from the motor area 115 is transmitted to the exerciser 122 of the body model 120. Here, the exerciser 122 corresponds to a processing unit that generates an image in a state in which the body has performed an instructed exercise.

そして、運動器122が生成した画像が、仮想環境130が備えるヘッドマウントディスプレイ131に伝わり、ヘッドマウントディスプレイ131により身体の動きを示す画像が表示される。   Then, the image generated by the exerciser 122 is transmitted to the head mounted display 131 provided in the virtual environment 130, and an image showing the movement of the body is displayed on the head mounted display 131.

この図1に示すシステムモデルを使用して、ヘッドマウントディスプレイ131を装着した患者が、そのヘッドマウントディスプレイ131で画像により提示された体の動きを模倣することで、患者の実際の脳内身体表現11と、リハビリテーション支援装置の脳モデル110の脳内身体表現111とは一致するようになる。
ここで、[課題を解決するための手段]の欄で図8を用いて説明したように、幻肢痛などの痛みや脳梗塞などによる麻痺を有する患者の場合には、患者の脳10内の各機能と、リハビリテーション支援装置の脳モデル110で示される各機能とが一致していない状態が想定される。このため、患者に対するリハビリテーションの実行で、患者の脳10内の各機能を、脳モデル110で示される各機能に近づけさせて、幻肢痛の緩和や、機能の麻痺の改善を行う。
Using the system model shown in FIG. 1, the patient wearing the head-mounted display 131 imitates the body movement presented by the image on the head-mounted display 131, so that the actual brain body representation of the patient can be obtained. 11 coincides with the body representation 111 in the brain of the brain model 110 of the rehabilitation support apparatus.
Here, as described with reference to FIG. 8 in the section [Means for Solving the Problem], in the case of a patient having pain such as phantom limb pain or paralysis due to cerebral infarction, the patient's brain 10 It is assumed that these functions do not match the functions indicated by the brain model 110 of the rehabilitation support apparatus. For this reason, by performing rehabilitation for the patient, each function in the patient's brain 10 is brought close to each function indicated by the brain model 110 to relieve phantom limb pain and improve function paralysis.

本例の場合、患者は、ヘッドマウントディスプレイ131により提示された画像を見ながら、その画像で示された肢体の動きに追随して、患者が肢体を動かすことで、リハビリテーションを行うものである。ここで、リハビリテーションを行う患者が、幻肢痛を持つ患者である場合には、ヘッドマウントディスプレイ131で患者に提示する画像として、幻肢も存在している画像とする。
本例のリハビリテーション支援装置は、患者に提示する画像による肢体の動きとして、動作モードの動きを持つ。そして、リハビリテーションの進行に基づいて、その複数の動作モードの画像を切り換え、リハビリテーション内容(療法)を切り換えることを行う。この複数の動作モードの画像の切り換えの詳細については後述する。
In the case of this example, the patient performs rehabilitation by watching the image presented by the head mounted display 131 and following the movement of the limb shown in the image, and the patient moving the limb. Here, when the patient who performs rehabilitation is a patient with phantom limb pain, it is assumed that the phantom limb also exists as an image presented to the patient on the head mounted display 131.
The rehabilitation support device of this example has a motion in the operation mode as the motion of the limbs by the image presented to the patient. And based on progress of rehabilitation, the image of the several operation mode is switched and the rehabilitation content (therapy) is switched. Details of the switching of the images in the plurality of operation modes will be described later.

[2.リハビリテーションの実行状況の例]
図2は、患者がリハビリテーションを実行する状態の例を示す。
リハビリテーション支援装置は、コンピュータ装置100と、そのコンピュータ装置100に接続された周辺機器で構成される。すなわち、図1に示した仮想の感覚運動系及び脳内身体表現モデルとしての脳のモデル110などを作成する処理をコンピュータ装置100が行う。コンピュータ装置100は、キーボードなどからなる入力部101と、表示部102とを備える。
リハビリテーションの実行を指示する操作者(医者,療法士など)が、入力部101を操作することで、動作モードなどが設定され、表示部102での表示で、リハビリテーションの実行状況を確認することができる。
[2. Example of rehabilitation execution status]
FIG. 2 shows an example of a state in which the patient performs rehabilitation.
The rehabilitation support device includes a computer device 100 and peripheral devices connected to the computer device 100. That is, the computer apparatus 100 performs processing for creating the virtual sensory motor system and the brain model 110 as the body representation model in the brain shown in FIG. The computer apparatus 100 includes an input unit 101 including a keyboard and a display unit 102.
An operator (doctor, therapist, etc.) instructing the execution of rehabilitation operates the input unit 101 to set the operation mode and the like, and the display on the display unit 102 can confirm the execution status of the rehabilitation. it can.

患者は、頭部にヘッドマウントディスプレイ131を装着する。患者の前面には、動作計測器132を配置する。この動作計測器132が、患者を撮影して、その撮影画像から患者の体(肢体や体幹など)の動きを検出する。
また、患者の体の一部には、電極133を装着する。図2では電極133として1個だけを示すが、複数個の電極を患者に装着してもよい。図2の例では、右手がない患者の例を示し、左手HLを動かしてリハビリテーションを行うものである。この場合、電極133は、右手に繋がっていた神経の信号を検出できる位置(右肩など)に装着する。
The patient wears the head mounted display 131 on the head. A motion measuring instrument 132 is placed on the front of the patient. The motion measuring instrument 132 images the patient and detects the movement of the patient's body (limbs, trunk, etc.) from the captured image.
An electrode 133 is attached to a part of the patient's body. Although only one electrode 133 is shown in FIG. 2, a plurality of electrodes may be attached to the patient. In the example of FIG. 2, an example of a patient without a right hand is shown, and rehabilitation is performed by moving the left hand HL. In this case, the electrode 133 is attached to a position (such as the right shoulder) where the signal of the nerve connected to the right hand can be detected.

これらのヘッドマウントディスプレイ131と動作計測器132と電極133は、インターフェース部103を介してコンピュータ装置100に接続する。   The head mounted display 131, the motion measuring instrument 132 and the electrode 133 are connected to the computer apparatus 100 via the interface unit 103.

[3.装置構成の例]
図3は、コンピュータ装置100とその周辺機器の構成の例を示す。
コンピュータ装置100は、中央演算処理部104と、その中央演算処理部104に接続されたワークメモリ105と、ハードディスクなどの記憶部106と、画像生成部107とを備え、これら各部が内部バスラインで接続されている。そして、中央演算処理部104が記憶部106に記憶されたプログラムを実行することで、リハビリテーションの支援処理が行われる。この場合、上述した仮想の感覚運動系及び脳内身体表現モデルは、中央演算処理部104による演算処理でワークメモリ105に形成される。仮想の感覚運動系及び脳内身体表現モデルの生成に必要なパラメータなどのデータは、記憶部106に記憶される。また、記憶部106には、実行するリハビリテーションの内容を決めるデータが記憶される。
[3. Example of device configuration]
FIG. 3 shows an example of the configuration of the computer apparatus 100 and its peripheral devices.
The computer apparatus 100 includes a central processing unit 104, a work memory 105 connected to the central processing unit 104, a storage unit 106 such as a hard disk, and an image generation unit 107, each of which is an internal bus line. It is connected. Then, the central processing unit 104 executes the program stored in the storage unit 106, whereby rehabilitation support processing is performed. In this case, the above-described virtual sensorimotor system and intracerebral body representation model are formed in the work memory 105 by the arithmetic processing by the central arithmetic processing unit 104. Data such as parameters necessary for generating the virtual sensory motor system and the body representation model in the brain are stored in the storage unit 106. The storage unit 106 stores data that determines the content of rehabilitation to be performed.

動作計測器132は、カメラ132aと画像解析部132bとを備え、カメラ132aが撮影した画像から、画像解析部132bが患者の体の動きを検出する。検出した体の動きの情報は、中央演算処理部104に伝送される。また、電極133での信号検出状況の情報についても、中央演算処理部104に伝送される。
そして、中央演算処理部104が、患者に提示する画像の生成を画像生成部107に指示し、画像生成部107が作成した画像(動画像)が、ヘッドマウントディスプレイ131に供給される。
The motion measuring instrument 132 includes a camera 132a and an image analysis unit 132b, and the image analysis unit 132b detects the movement of the patient's body from the image captured by the camera 132a. Information on the detected body movement is transmitted to the central processing unit 104. Information about the signal detection status at the electrode 133 is also transmitted to the central processing unit 104.
Then, the central processing unit 104 instructs the image generation unit 107 to generate an image to be presented to the patient, and an image (moving image) created by the image generation unit 107 is supplied to the head mounted display 131.

[4.身体表現を行うモデルの例]
図4は、脳内身体表現のモデルの例を示す。
コンピュータ装置100が、脳モデル110を形成する場合に、例えば図4に示すように、実際の脳の構成に則したモデルを形成する。具体的には、小脳と、第一次運動野(4野)と、上頭頂葉(5野)と、運動前野(6野)と、下頭頂葉(7野)と、脊髄運動回路とを形成する。
小脳は、内部順モデルによる身体状態の予測・内部逆モデルによる運動信号の生成を行う。
下頭頂葉(7野)は、網膜座標系から身体座標系へ座標変換を行うものであり、本例の場合には、動作計測器132が検出した座標系から画像の座標系への変換が行われる。
上頭頂葉(5野)は、多感覚の統合し、最適ベイズ推定により脳内身体表現を構成する。
運動前野(6野)は、身体座標系における身体各部の位置、速度、加速度を表現する。
第一次運動野(4野)は、身体座標系のベクトル外積表現を行う。
脊髄運動回路は、ベクトル外積の和による筋張力の計算を行う。
[4. Example of model for body expression]
FIG. 4 shows an example of a model of body representation in the brain.
When the computer apparatus 100 forms the brain model 110, for example, as shown in FIG. 4, a model conforming to the actual brain configuration is formed. Specifically, the cerebellum, primary motor cortex (4 fields), upper parietal lobe (5 fields), premotor cortex (6 fields), inferior parietal lobes (7 fields), and spinal motor circuit Form.
The cerebellum predicts the body state using an internal order model and generates motion signals using an internal inverse model.
The lower parietal lobe (seven fields) performs coordinate conversion from the retinal coordinate system to the body coordinate system. In this example, conversion from the coordinate system detected by the motion measuring instrument 132 to the image coordinate system is performed. Done.
The upper parietal lobe (5 fields) integrates multisensory and constitutes the body representation in the brain by optimal Bayesian estimation.
The pre-motion area (six fields) expresses the position, speed, and acceleration of each part of the body in the body coordinate system.
The primary motor area (four fields) represents a vector outer product representation of the body coordinate system.
The spinal motor circuit calculates muscle tension based on the sum of vector cross products.

図5は、具体的な運動方程式の例を示す。この運動方程式において、Xは、人間の目線座標系でみた腕の位置である。Aは、人間の目線座標系でみた腕の加速度である。Iとrは、運動特性を決めるパラメータである。τは、関節トルクである。
図5に示すように、肩と上腕の接続点から見た上腕の位置,前腕の位置,手の位置と、上腕の前腕の接続点から見た手首の位置,手の位置などから、関節トルクτ,τで示される運動方程式が決まる。
この図5の運動方程式は1つの例であり、別の運動方程式を使ってもよい。
このような運動方程式を使うことで、脳モデル110の脳内身体表現111は、肢体の現在の運動状態を数理モデルとして表現する。そして、その脳内身体表現111で表現された身体の状態や動きを反映した画像を画像生成部107が生成して、ヘッドマウントディスプレイ131が画像を表示する。
FIG. 5 shows an example of a specific equation of motion. In this equation of motion, X is the arm position as seen in the human eye coordinate system. A is the acceleration of the arm as seen in the human eye coordinate system. I and r are parameters that determine the motion characteristics. τ is the joint torque.
As shown in FIG. 5, the joint torque is calculated from the position of the upper arm, the position of the forearm, the position of the hand, the position of the wrist, the position of the wrist, and the position of the hand as viewed from the connection point of the forearm of the upper arm. The equation of motion indicated by τ 1 and τ 2 is determined.
The equation of motion in FIG. 5 is an example, and another equation of motion may be used.
By using such an equation of motion, the intracerebral body representation 111 of the brain model 110 represents the current motion state of the limb as a mathematical model. Then, the image generation unit 107 generates an image reflecting the state and movement of the body expressed by the body representation 111 in the brain, and the head mounted display 131 displays the image.

[5.リハビリテーションの実行手順の例]
図6は、本例のリハビリテーション支援装置を使用したリハビリテーションの実行手順の例を示すフローチャートである。この図6の例は、幻肢痛がある患者のリハビリテーション手順の例である。
まず、操作者は、リハビリテーションを行う動作の内容を決定する(ステップS11)。このリハビリテーションを行う動作の内容は、コンピュータ装置100内の記憶部106が記憶したデータベースに用意されたものから選択する。用意された動作内容としては、例えば、失った一方の手(幻肢)と残っている他方の手とを同じように動かす動作や、一方の手(幻肢)と他方の手を交互に動かすような動作や、一方の手(幻肢)と他方の手を体の手前で、ぐるぐると互い違いに回すような動作がある。
また、リハビリテーションを行う動作を決定する際には、必要なパラメータを取得する。例えば、患者のリハビリテーションの履歴や進行状況などのパラメータを取得する。
なお、ステップS11でのリハビリテーションを行う動作の内容を決定は、過去のリハビリテーションの履歴や進行状況などから、コンピュータ装置100の中央演算処理部104が、自動的に適切なものを選定してもよい。
[5. Example of rehabilitation procedure]
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a rehabilitation execution procedure using the rehabilitation support device of this example. The example of FIG. 6 is an example of a rehabilitation procedure for a patient with phantom limb pain.
First, the operator determines the content of the rehabilitation operation (step S11). The content of the rehabilitation operation is selected from those prepared in the database stored in the storage unit 106 in the computer device 100. For example, the prepared action content is to move the lost hand (phantom limb) and the remaining other hand in the same way, or to move one hand (phantom limb) and the other hand alternately. And one hand (phantom limb) and the other hand are in front of the body and turn around each other.
Moreover, when determining the operation | movement which performs rehabilitation, a required parameter is acquired. For example, parameters such as a patient's rehabilitation history and progress are acquired.
Note that the content of the rehabilitation operation in step S11 may be determined by the central processing unit 104 of the computer device 100 automatically selecting an appropriate one based on the past rehabilitation history and progress. .

ステップS11でリハビリテーションを行う動作の内容が決定すると、操作者が患者に対して、動作内容に合致した課題を与えて、肢体を動かす動作を患者に実行させる。例えば、「左右の手で、お盆を持ってください。」や、「糸巻き巻きの手遊び歌の運動をして、左右の手を回してください。」のような課題を与える。なお、本例の場合には、このような課題に対応した画像が予め用意するのではなく、以下に説明するように、課題として示された動きを患者が行うことで、対応した画像が生成されるものである。   When the content of the rehabilitation operation is determined in step S11, the operator gives the patient a task that matches the operation content and causes the patient to perform an operation of moving the limb. For example, give a task such as “Please hold a tray with your left and right hands” or “Use the hand-rolling song to wind a spool and turn your left and right hands.” In the case of this example, an image corresponding to such a problem is not prepared in advance, but a corresponding image is generated by the patient performing the movement indicated as the problem as described below. It is what is done.

次に、動作計測器132が現在の患者の肢体の動作を検出する(ステップS12)。患者の現在の肢体の動作状態を検出すると、コンピュータ装置100で形成される脳モデル110が、その現在の肢体の動作状態に、幻肢(患部肢)の動作状態を合成した身体表現を行う。そして、画像生成部107がその身体表現を示す画像を生成し、ヘッドマウントディスプレイ131が、実際の肢体の動きに幻肢の動きを合成した画像を表示する(ステップS13)。ここで、患者が、与えられた課題を実行する動きをしていた場合には、与えられた課題を実行する画像が表示される。また、このときの画像内の肢体が動く速さについても、実際の動きに追随したものになる。   Next, the motion measuring instrument 132 detects the current motion of the patient's limb (step S12). When the motion state of the patient's current limb is detected, the brain model 110 formed by the computer device 100 performs a body representation that combines the motion state of the phantom limb (affected limb) with the current motion state of the limb. Then, the image generation unit 107 generates an image indicating the body expression, and the head mounted display 131 displays an image in which the movement of the phantom limb is combined with the actual movement of the limb (step S13). Here, when the patient is moving to execute the given task, an image for executing the given task is displayed. The speed at which the limbs move in the image at this time also follows the actual movement.

このように合成した画像を表示した状態で、動作計測器132が現在の患者の肢体の動作を検出すると共に、コンピュータ装置100の中央演算処理部104が、電極133の信号を判断する(ステップS14)。これらの検出状態に基づいて、中央演算処理部104が、患者の状態を評価する(ステップS15)。ここでの評価とは、例えば患者が実際に行っている肢体の動きの速さなどから行う。また、電極133での検出状態に基づいて、患者の脳から幻肢に対して信号が送られているか否かを、評価に加える。   The motion measuring instrument 132 detects the current motion of the patient's limb while displaying the synthesized image as described above, and the central processing unit 104 of the computer device 100 determines the signal of the electrode 133 (step S14). ). Based on these detection states, the central processing unit 104 evaluates the patient state (step S15). The evaluation here is performed, for example, based on the speed of movement of the limbs actually performed by the patient. Further, based on the detection state at the electrode 133, whether or not a signal is sent from the patient's brain to the phantom limb is added to the evaluation.

そして、コンピュータ装置100の中央演算処理部104は、リハビリテーション用に表示させた画像の種類と、その画像の表示で検出された患者の状態とに基づいて、リハビリテーションの進行状態を判断する(ステップS16)。リハビリテーションの進行状態を判断する処理の例については、後述する。   Then, the central processing unit 104 of the computer device 100 determines the progress of rehabilitation based on the type of image displayed for rehabilitation and the state of the patient detected by the display of the image (step S16). ). An example of processing for determining the progress of rehabilitation will be described later.

そして、ステップS16で判断した進行状態から、コンピュータ装置100の中央演算処理部104は、リハビリテーションの内容を変更する必要があるか否かを判断する(ステップS17)。具体的には、リハビリテーションの進行状態が順調である場合には、現在のリハビリテーションの内容を継続させる。また、リハビリテーションの進行状態が順調でなく、画像で示す動きと実際の患者の動きの差が大きい場合には、現在のリハビリテーションの内容を変更する必要があると判断する。また、リハビリテーションの進行状態が順調であり、かつよリ難易度が高いハビリテーションに進める必要があると判断したときにも、リハビリテーションの内容を変更する必要があると判断する。   Then, the central processing unit 104 of the computer device 100 determines whether or not it is necessary to change the content of the rehabilitation from the progress state determined in step S16 (step S17). Specifically, when the rehabilitation progress is smooth, the current rehabilitation content is continued. Further, if the progress of rehabilitation is not smooth and the difference between the movement shown in the image and the movement of the actual patient is large, it is determined that the current rehabilitation content needs to be changed. Further, when it is determined that the progress of rehabilitation is smooth and it is necessary to proceed to rehabilitation with a high degree of difficulty, it is determined that the content of the rehabilitation needs to be changed.

ステップS17でリハビリテーションの内容を変更する必要があると判断したときには、ステップS11の処理に戻り、操作者によるリハビリテーション動作の選択、又はコンピュータ装置100の中央演算処理部104による自動選択を行う。このとき操作者がリハビリテーション動作を手動で選択する場合でも、中央演算処理部104が表示部102に動作の候補を表示させるようにしてもよい。   If it is determined in step S17 that the rehabilitation content needs to be changed, the process returns to step S11, and the rehabilitation operation is selected by the operator, or automatic selection is performed by the central processing unit 104 of the computer apparatus 100. At this time, even when the operator manually selects the rehabilitation operation, the central processing unit 104 may display the motion candidates on the display unit 102.

そして、ステップS17でリハビリテーションの内容を変更する必要がないと判断したとき、コンピュータ装置100の中央演算処理部104は、リハビリテーションを継続して行うか、あるいは終了かを判断する(ステップS18)。ここで終了であると判断したときには処理を終了し、リハビリテーションを継続する場合には、ステップS12の処理に戻る。   When it is determined in step S17 that it is not necessary to change the contents of the rehabilitation, the central processing unit 104 of the computer device 100 determines whether the rehabilitation is continued or completed (step S18). If it is determined that the process is complete, the process ends. If the rehabilitation is continued, the process returns to step S12.

[6.リハビリテーションの進行状態の判断処理の例]
リハビリテーションの進行状態を判断する場合の例を説明する。このときには、例えば、基準となる定常動作を行う画像を患者に提示して、その画像を見た患者の状態から、リハビリテーションの進行状態を判断する。
図7は、この場合の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、コンピュータ装置100の中央演算処理部104は、一定の速度で肢体が動く画像の作成を画像生成部107に指示する(ステップS21)。そして、動作計測器132を使用して患者を撮影して、患者の肢体の動きを計測する(ステップS22)。また、脳イメージング法により患者の脳の状態を検出する。脳イメージング法による検出としては、例えば磁気共鳴画像や、拡散テンソル法による神経投射路描出法による脳画像を得る処理を行い、また、電極133が検出した信号から、脳内の状態を判断するようにしてもよい。
[6. Example of rehabilitation progress determination process]
An example of determining the progress of rehabilitation will be described. At this time, for example, an image for performing a steady operation as a reference is presented to the patient, and the progress of rehabilitation is determined from the state of the patient viewing the image.
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing in this case.
First, the central processing unit 104 of the computer apparatus 100 instructs the image generation unit 107 to create an image in which the limb moves at a constant speed (step S21). And a patient is image | photographed using the motion measuring device 132, and a motion of a patient's limb is measured (step S22). Moreover, the state of a patient's brain is detected by a brain imaging method. As the detection by the brain imaging method, for example, a process of obtaining a brain image by a magnetic resonance image or a neuroprojection drawing method by a diffusion tensor method is performed, and a state in the brain is determined from a signal detected by the electrode 133. It may be.

ステップS22で患者の運動を計測したとき、コンピュータ装置100の中央演算処理部104は、画像で提示した動作と患者が行う動作との速度差を検出する(ステップS24)。また、運動制御パラメータの同定を行う(ステップS25)。
そして、ステップS24で検出した速度差と、ステップS23で検出した脳内の状態と、ステップS25で同定した運動制御パラメータとを使用して、コンピュータ装置100の中央演算処理部104は、患者のパタメータの更新処理を行う(ステップS26)。記憶部106は、その更新されたパラメータを、該当する患者のパラメータとして登録(記憶)する(ステップS27)。
When the patient's motion is measured in step S22, the central processing unit 104 of the computer device 100 detects a speed difference between the motion presented by the image and the motion performed by the patient (step S24). Also, the motion control parameter is identified (step S25).
Then, using the speed difference detected in step S24, the state in the brain detected in step S23, and the motion control parameter identified in step S25, the central processing unit 104 of the computer device 100 uses the patient parameters. Update processing is performed (step S26). The storage unit 106 registers (stores) the updated parameter as a corresponding patient parameter (step S27).

[7.実施の形態の例による効果]
以上説明したように本例のリハビリテーション支援装置を使用して行うことで、幻肢痛を持つ患者のリハビリテーションが、効率良く行えるようになる。具体的には、現在行われているリハビリテーションが、患者の脳内でどのような影響があるかを、仮想身体性基板モデルによって確かめながら、段階的に運動状態を変化させるような高度なリハビリテーションが可能になる。
患者に提示する画像についても、予め用意した動きの画像ではなく、患者に指示した上で実行される動きを検出した上で生成した画像であり、従来の鏡療法や模倣療法とは異なった、より効果の高いリハビリテーションが可能になる。
例えば、幻肢痛を持つ患者に対して、最初は左右の肢体を同じようにゆっくり動かすような指示を行い、徐々に早く動かしたり、左右の肢体を組み合わせて回すような高度な指示を行うようにして、それぞれの段階で最適なリハビリテーションが可能になる。
[7. Effects according to example of embodiment]
As described above, by using the rehabilitation support apparatus of this example, rehabilitation of a patient with phantom limb pain can be performed efficiently. Specifically, advanced rehabilitation that changes the motor state step by step while confirming the impact of the current rehabilitation in the patient's brain using a virtual body substrate model. It becomes possible.
The image presented to the patient is not an image of the motion prepared in advance, but an image generated after detecting the motion executed after instructing the patient, which is different from conventional mirror therapy and imitation therapy, More effective rehabilitation is possible.
For example, for a patient with phantom limb pain, first instruct the left and right limbs to move slowly in the same way, then move the limbs slowly or turn the left and right limbs together Thus, optimal rehabilitation is possible at each stage.

また、例えば左右の肢体を同じようにゆっくり動かすことによる治療の場合には、患者の脳10の感覚野14と運動野15との間での不整合をなくすようなリハビリテーションであり、より高度な動きによる治療の場合には、脳内身体表現11での認識が正しくなるようなリハビリテーションであると言える。したがって、本例のリハビリテーション支援装置によると、一時的な痛みの緩和だけではない、より高度なリハビリテーションが行えるものである。   Further, for example, in the case of treatment by slowly moving the left and right limbs in the same manner, the rehabilitation eliminates inconsistency between the sensory area 14 and the motor area 15 of the patient's brain 10 and is more advanced. In the case of treatment by movement, it can be said that the rehabilitation is such that recognition in the body representation 11 in the brain is correct. Therefore, according to the rehabilitation support device of this example, more advanced rehabilitation can be performed in addition to temporary pain relief.

なお、図2に示したリハビリテーションの実行状態では、手を動かす例を示したが、リハビリテーションとして、手と足を協調して動かすような指示を行い、例えば手と足の両方の動きを計測して、その計測した両方の動きに基づいた画像を患者に提示するようにしてもよい。この場合には、手と足の両方を協調させる動作が患者に要求され、より高度なリハビリテーションが実行できるようになる。
また、肢体の動きだけなく、体幹の動きも同様に計測して、表示するようにしてもよい。体幹のリハビリテーションが行えることで、例えば体幹が感じる重力の異常に対するリハビリテーションも可能になる。
In the rehabilitation execution state shown in FIG. 2, an example of moving the hand is shown. However, as rehabilitation, an instruction to move the hand and the foot cooperatively is given, for example, the movement of both the hand and the foot is measured. Then, an image based on both the measured movements may be presented to the patient. In this case, an operation for coordinating both hands and feet is required from the patient, and more advanced rehabilitation can be performed.
Further, not only the movement of the limbs but also the movement of the trunk may be measured and displayed in the same manner. By performing rehabilitation of the trunk, for example, rehabilitation for an abnormal gravity felt by the trunk is also possible.

また、ここまでの説明では、幻肢痛を持つ患者のリハビリテーションを行う場合を例にしたが、本例のリハビリテーション支援装置は、その他の脳が影響したリハビリテーションを行うようにしてもよい。
例えば、脳梗塞などの後遺症による麻痺を有する患者に対するリハビリテーションについても、本例のリハビリテーション支援装置で行うことができる。脳梗塞などの後遺症による麻痺を有する患者の場合には、指示された動きを患者が繰り返し行うことで、脳内でどのような身体表現状態になっているのかを、仮想身体性基板モデルによって確かめながら、リハビリテーションを行うことができ、非常に効率のよいリハビリテーションができる。この場合には、例えば患者の頭部にコイルを装着して、脳を活性化させるTMS治療法を同時に行うなどの、他の療法と組み合わせるようにしてもよい。
In the above description, the case of performing rehabilitation of a patient with phantom limb pain is taken as an example. However, the rehabilitation support apparatus of this example may perform rehabilitation affected by other brains.
For example, rehabilitation for a patient who has paralysis due to sequelae such as cerebral infarction can be performed by the rehabilitation support apparatus of this example. In the case of patients who have paralysis due to sequelae such as cerebral infarction, it is confirmed by the virtual physical substrate model what kind of body expression state is in the brain by repeating the instructed movement by the patient. However, rehabilitation can be performed, and very efficient rehabilitation can be performed. In this case, for example, a coil may be attached to the patient's head, and a TMS treatment method for activating the brain may be performed simultaneously with other therapies.

[8.変形例]
なお、上述した実施の形態の例では、動作計測器132がカメラを備えて、カメラが撮影した画像から動きを計測するようにした。これに対して、例えば患者の体に動きを検出するセンサなどを取り付けて、そのセンサに基づいて動き検出処理を行う動き検出部を使用するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態の例では、電極133を患者に装着して、電極133で脳から肢体に送られる信号を検出するようにし、この電極133が検出した信号から、患者の脳の状態を判断するようにした。この電極133は使用しないで、リハビリテーションを行うようにしてもよい。
また、上述した実施の形態の例で説明した、仮想身体表現生成処理は1つの例であり、その他の仮想身体表現モデルを適用してもよい。
さらに、上述した実施の形態では、リハビリテーション支援装置を、コンピュータ装置とその周辺機器により構成し、コンピュータ装置に実装するソフトウェア(プログラム)が、実施の形態で説明したリハビリテーションの支援ための処理を実行するようにした。これに対して、それぞれの処理部を備えた専用のリハビリテーション支援装置として構成してもよい。
[8. Modified example]
In the example of the embodiment described above, the motion measuring instrument 132 includes a camera, and the movement is measured from an image captured by the camera. On the other hand, for example, a sensor for detecting motion may be attached to the patient's body, and a motion detection unit that performs motion detection processing based on the sensor may be used.
In the example of the embodiment described above, the electrode 133 is attached to the patient, and a signal sent from the brain to the limb is detected by the electrode 133, and the state of the patient's brain is detected from the signal detected by the electrode 133. Judgment was made. You may make it perform rehabilitation, without using this electrode 133. FIG.
In addition, the virtual body expression generation process described in the example of the embodiment described above is one example, and other virtual body expression models may be applied.
Furthermore, in the above-described embodiment, the rehabilitation support device is configured by a computer device and its peripheral devices, and software (program) installed in the computer device executes the process for supporting rehabilitation described in the embodiment. I did it. On the other hand, you may comprise as a dedicated rehabilitation assistance apparatus provided with each process part.

10…脳、11…脳内身体表現、12…認知機能、13…企図機能、14…感覚野、15…運動野、16…身体意識機能、20…身体、21…感覚器、22…運動器、30…環境、100…コンピュータ装置、101…入力部、102…表示部、103…インターフェース部、104…中央演算処理部、105…ワークメモリ、106…記憶部、107…画像生成部、110…脳モデル、111…脳内身体表現、112…認知機能、113…企図機能、114…感覚野、115…運動野、116…身体意識機能、120…身体モデル、121…感覚器、122…運動器、130…仮想環境、131…ヘッドマウントディスプレイ、132…動作計測器、132a…カメラ、132b…画像解析部、133…電極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Brain, 11 ... Body expression in brain, 12 ... Cognitive function, 13 ... Intention function, 14 ... Sensory area, 15 ... Motor area, 16 ... Body consciousness function, 20 ... Body, 21 ... Sensory organ, 22 ... Motor organ , 30 ... environment, 100 ... computer device, 101 ... input unit, 102 ... display unit, 103 ... interface unit, 104 ... central processing unit, 105 ... work memory, 106 ... storage unit, 107 ... image generation unit, 110 ... Brain model, 111 ... body expression in brain, 112 ... cognitive function, 113 ... planning function, 114 ... sensory area, 115 ... motor area, 116 ... body consciousness function, 120 ... body model, 121 ... sensory organ, 122 ... motor organ , 130 ... Virtual environment, 131 ... Head mounted display, 132 ... Motion measuring instrument, 132a ... Camera, 132b ... Image analysis unit, 133 ... Electrode

Claims (6)

リハビリテーションを実行する患者の体の動きを検出する動き検出部と、
リハビリテーションで要求される体の動きを企図し、前記動き検出部が検出した体の動きを認知することで、脳内身体表現を仮想的に生成する演算処理部と、
前記演算処理部が生成した身体表現で決まる体の状態を画像化する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した画像を表示する表示部とを備えた
リハビリテーション支援装置。
A motion detector for detecting the motion of the patient's body performing rehabilitation;
An arithmetic processing unit that contemplates the body movement required in rehabilitation and recognizes the body movement detected by the movement detection unit, thereby virtually generating a body representation in the brain;
An image generation unit that images the state of the body determined by the body representation generated by the arithmetic processing unit;
A rehabilitation support apparatus comprising: a display unit that displays an image generated by the image generation unit.
前記演算処理部は、リハビリテーションを実行する患者が失った体の部位の動きを含めた身体表現を仮想的に生成し、前記画像生成部が、患者が失った体の部位を含めた体の状態を画像化する
請求項1に記載のリハビリテーション支援装置。
The arithmetic processing unit virtually generates a body representation including a movement of a body part lost by a patient who performs rehabilitation, and the image generation unit includes a body state including a body part lost by the patient. The rehabilitation support apparatus according to claim 1.
前記演算処理部は、前記動き検出部が検出した体の動きと、画像生成部が生成した画像中の体の動きとのずれを算出し、算出したずれの程度に基づいて、リハビリテーションの進展状態を判断する
請求項1又は2に記載のリハビリテーション支援装置。
The arithmetic processing unit calculates a deviation between the body movement detected by the movement detection unit and the body movement in the image generated by the image generation unit, and the rehabilitation progress state based on the calculated degree of deviation The rehabilitation support apparatus according to claim 1 or 2.
リハビリテーションの進展状態の判断に基づいて、患者に要求する体の動きを決める
請求項3に記載のリハビリテーション支援装置。
The rehabilitation support apparatus according to claim 3, wherein the body movement requested of the patient is determined based on the determination of the progress of the rehabilitation.
前記患者のリハビリテーションを実行する実在又は存在しない体の部位と、脳とを接続する神経の状態を検出するセンサを備え、
前記演算処理部は、前記センサの検出状態に基づいて仮想的に生成する身体表現の補正を行う
請求項1〜4のいずれか1項に記載のリハビリテーション支援装置。
A sensor that detects a state of a nerve that connects the brain with a real or nonexistent body part that performs rehabilitation of the patient;
The rehabilitation support apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the arithmetic processing unit corrects a body expression that is virtually generated based on a detection state of the sensor.
リハビリテーションを実行する患者の体の動きを検出する動き検出処理と、
リハビリテーションで要求される体の動きを企図し、前記動き検出処理で検出した体の動きを認知することで、脳内身体表現を仮想的に生成する仮想身体表現生成処理と、
前記仮想身体表現生成処理で生成した身体表現で決まる体の状態を画像化して、患者に提示する画像を生成する画像処理とを含む
リハビリテーション支援方法。
A motion detection process for detecting the motion of the body of the patient performing the rehabilitation;
A virtual body expression generation process that virtually generates a body expression in the brain by recognizing the body movement detected by the movement detection process, while contemplating the body movement required in rehabilitation,
A rehabilitation support method comprising: image processing for generating an image to be presented to a patient by imaging a body state determined by the body representation generated by the virtual body representation generation processing.
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