JP2022069286A - Rehabilitation support device, rehabilitation support method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リハビリ支援装置、リハビリ支援方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a rehabilitation support device, a rehabilitation support method and a program.
特許文献1には、リハビリにおいて正しい動きができるようにサポートできる支援装置が開示されている。より具体的には、支援装置はセンサを介して取得したユーザの「リハビリテーション時の動き」と、「セラピストと一緒に行ったリハビリテーション時の正しい動きの情報」とが異なっている場合に、その「動き」が間違っていることを知らせるとともに、「正しい動き」に近づくように誘導することが記載されている。
これまで、専門家が麻痺患者と対面し、その動きをみて機能評価を行い、適切なアドバイスや目標設定がなされてきた。近年、コロナ感染症の影響などにより、テレリハビリテーションの需要が高まることが予想される。そこで、患者が専門家との対面による評価を要さずともリハビリテーションにおける適切な指示を受けることができる仕組みが求められている。 Until now, specialists have faced paralyzed patients, evaluated their functions by observing their movements, and provided appropriate advice and goal setting. In recent years, the demand for telerehabilitation is expected to increase due to the effects of corona infections. Therefore, there is a need for a mechanism that allows patients to receive appropriate instructions in rehabilitation without the need for face-to-face evaluation with specialists.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、患者が専門家との対面による評価を要さずともリハビリテーションにおける適切な指示を受けることができるリハビリ支援装置、リハビリ支援方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and is a rehabilitation support device, a rehabilitation support method, and a rehabilitation support device that allows a patient to receive appropriate instructions in rehabilitation without requiring face-to-face evaluation with a specialist. The purpose is to provide a program.
本発明の第1の態様によれば、リハビリ支援装置は、身体の動きを示すセンサデータを入力する入力部と、前記センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムを用いて、前記入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を出力する出力部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, the rehabilitation support device is learned in advance using an input unit for inputting sensor data indicating the movement of the body and teacher data including the sensor data and the content of the proposal regarding rehabilitation. It is provided with an output unit that outputs the content of a proposal regarding rehabilitation according to the input sensor data by using the learned algorithm.
本発明の第2の態様によれば、前記出力部は、前記リハビリに関する提案内容として、活動量の目標値を出力する。 According to the second aspect of the present invention, the output unit outputs a target value of the amount of activity as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
本発明の第3の態様によれば、前記出力部は、前記リハビリに関する提案内容として、トレーニング動作の目標を出力する。 According to the third aspect of the present invention, the output unit outputs the target of the training operation as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
本発明の第4の態様によれば、前記出力部は、前記リハビリに関する提案内容として、獲得可能な日常生活動作を出力する。 According to the fourth aspect of the present invention, the output unit outputs the activities of daily living that can be acquired as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
本発明の第5の態様によれば、前記出力部は、前記リハビリに関する提案内容として、重症度の変化に伴う目標を出力する。 According to the fifth aspect of the present invention, the output unit outputs a target accompanying a change in severity as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
本発明の第6の態様によれば、リハビリに関する提案内容は、FMAに基づく重症度の評価結果に対応して定められた提案内容である。 According to the sixth aspect of the present invention, the content of the proposal regarding rehabilitation is the content of the proposal defined in response to the evaluation result of the severity based on FMA.
本発明の第7の態様によれば、リハビリ支援方法は、身体の動きを示すセンサデータを入力するステップと、前記センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムを用いて、前記入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を出力するステップと、を有する。 According to the seventh aspect of the present invention, the rehabilitation support method was learned in advance using the teacher data including the step of inputting the sensor data indicating the movement of the body and the sensor data and the content of the proposal regarding the rehabilitation. It has a step of outputting a proposal content regarding rehabilitation according to the input sensor data by using the learned algorithm.
本発明の第8の態様によれば、プログラムは、リハビリ支援装置のコンピュータに、身体の動きを示すセンサデータを入力するステップと、前記センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムを用いて、前記入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を出力するステップと、を実行させる。 According to the eighth aspect of the present invention, the program uses the teacher data including the step of inputting the sensor data indicating the movement of the body into the computer of the rehabilitation support device and the sensor data and the content of the proposal regarding the rehabilitation. Using a pre-learned learned algorithm, a step of outputting a proposal content regarding rehabilitation according to the input sensor data is executed.
上述のリハビリ支援装置、リハビリ支援方法およびプログラムによれば、患者が専門家との対面による評価を要さずともリハビリテーションにおける適切な指示を受けることができる。 The rehabilitation support devices, rehabilitation support methods and programs described above allow patients to receive appropriate rehabilitation instructions without the need for face-to-face evaluation with a specialist.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態に係るリハビリ支援システムについて、図1~図8を参照しながら説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the rehabilitation support system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
(リハビリ支援装置の全体構成)
図1は、第1の実施形態に係るリハビリ支援装置の全体構成を示す図である。
図1に示すリハビリ支援装置1は、腕時計タイプのウェアラブル端末装置である。リハビリ支援装置1は、例えば、上肢麻痺患者の、麻痺側の腕に取り付けられて用いられる。なお、本実施形態においては、リハビリ支援装置1は、専用の端末装置であるものとして説明するが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。例えば、リハビリ支援装置1は、一般的なスマートフォンやスマートウォッチに、専用のプログラム(アプリケーション)を適用することで、以下に説明するリハビリ支援装置1として機能するものであってもよい。
(Overall configuration of rehabilitation support device)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a rehabilitation support device according to a first embodiment.
The
図1に示すように、リハビリ支援装置1は、CPU10と、メモリ11と、タッチセンサ12と、ディスプレイ13と3軸加速度計14とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
CPU10は、予め用意されたプログラムに従って動作するプロセッサである。CPU10は、このプログラムに従って動作することで後述の種々の機能を発揮する。
The
メモリ11は、いわゆる主記憶装置であって、CPU10の動作に必要な記憶領域を有する。
The
タッチセンサ12は、利用者(上肢麻痺患者)のタッチ操作を受け付ける入力手段の一例である。
The
ディスプレイ13は、種々の情報などを表示して利用者に通知する表示手段の一例である。
The
3軸加速度計14は、本体(リハビリ支援装置1)の空間上の動き(加速度)を検知可能なセンサである。
The 3-
リハビリ支援装置1のCPU10は、プログラムに従って動作することで、入力部100、出力部101としての機能を発揮する。
The
入力部100は、3軸加速度計14を通じて得られたデータであって、利用者の身体(本実施形態では麻痺側の上肢)の動きを示すセンサデータを入力する。
The
出力部101は、学習済みの機械学習アルゴリズムALを用いて、入力部100によって入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を、ディスプレイ13に表示(出力)する。
The
機械学習アルゴリズムALは、センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムである。 The machine learning algorithm AL is a pre-learned algorithm that has been learned in advance using teacher data including sensor data and proposals for rehabilitation.
(機械学習アルゴリズムの機能)
図2、図3は、第1の実施形態に係る機械学習アルゴリズムの機能を示す図である。
図2は、学習段階における機械学習アルゴリズムALの機能を示している。また、図3は、実用段階における機械学習アルゴリズムALの機能を示している。
(Function of machine learning algorithm)
2 and 3 are diagrams showing the functions of the machine learning algorithm according to the first embodiment.
FIG. 2 shows the function of the machine learning algorithm AL in the learning stage. Further, FIG. 3 shows the function of the machine learning algorithm AL in the practical stage.
図2に示すように、教師データDTを機械学習アルゴリズムALに入力することで機械学習(教師あり学習)を行う。 As shown in FIG. 2, machine learning (supervised learning) is performed by inputting the teacher data DT into the machine learning algorithm AL.
教師データDTは、3軸加速度計14から取得されたセンサデータと、当該センサデータに対応するリハビリに関する提案内容とをセットとした教師データである。
The teacher data DT is teacher data in which the sensor data acquired from the 3-
ここで、上肢麻痺に対する上肢機能評価の一般的手法について簡単に説明する。
上肢機能評価の評価方法に関しては、専門家(作業療法士)が患者と対面で行うことが一般的であり、通常、Fugl-Meyer Assessment(以下、「FMA」と表記する。)に基づいて定量的に評価される。FMAは、脳卒中の上肢機能評価において国際的に最も使用され検者間にて高い信頼性があり、効果のアウトカムとなる。FMAの上肢運動機能は、項目ごとに、“0点(全くできない)”,“1点(不十分)”,“2点(十分可能)”の3段階で評価され、その合計点(66点満点)が上肢機能評価(重症度)となる。FMAは、専門家が患者に対し、肩、前腕、手関節、手指の各運動を行わせて評価する。そして、専門家は、このFMAの点数(重症度)にしたがい、患者に対し、適切な目標設定やアドバイスを行う。
Here, a general method for evaluating upper limb function for upper limb paralysis will be briefly described.
The evaluation method for upper limb function evaluation is generally performed face-to-face by a specialist (occupational therapist), and is usually quantified based on the Fugl-Meyer Assessment (hereinafter referred to as "FMA"). Is evaluated. FMA is the most used internationally in the assessment of upper limb function in stroke, is highly reliable among examiners, and is an outcome of efficacy. FMA's upper limb motor function is evaluated for each item on a three-point scale of "0 points (not possible at all)", "1 point (insufficient)", and "2 points (sufficiently possible)", and the total points (66 points). Perfect score) is the upper limb function evaluation (severity). The FMA is evaluated by a specialist by having the patient perform shoulder, forearm, wrist, and finger movements. Then, the expert sets appropriate goals and gives advice to the patient according to the FMA score (severity).
本実施形態に係る機械学習アルゴリズムALは、このFMAに準拠するように学習される。具体的には、図2に示すように、教師データDTは、各種センサデータ(入力値)に対し、FMAによる重症度の評価結果に準拠した目標設定をペアとして用意される。ここでセンサデータは、3軸加速度計14によって取得されたデータ群であり、上肢(リハビリ支援装置1が取り付けられた腕)の活動量、上肢運動の軌跡、上肢の移動距離などが含まれる。
The machine learning algorithm AL according to the present embodiment is learned so as to comply with this FMA. Specifically, as shown in FIG. 2, the teacher data DT is prepared as a pair of target settings based on the evaluation result of the severity by FMA for various sensor data (input values). Here, the sensor data is a data group acquired by the 3-
このようにして学習された機械学習アルゴリズムALによれば、実用段階において、図3に示すように、ある患者のセンサデータD1が入力された場合に、当該センサデータD1から推定される重症度に基づいて、FMAに準拠した、患者固有の目標設定D2を出力することができる。 According to the machine learning algorithm AL learned in this way, in the practical stage, as shown in FIG. 3, when the sensor data D1 of a certain patient is input, the severity estimated from the sensor data D1 is obtained. Based on this, FMA-compliant, patient-specific target setting D2 can be output.
(リハビリ支援装置の処理)
図4~図8は、第1の実施形態に係るリハビリ支援装置による処理の例を示す図である。
以下、図4~図8を参照しながら、第1の実施形態に係るリハビリ支援装置の具体的な処理について詳しく説明する。
(Processing of rehabilitation support device)
4 to 8 are diagrams showing an example of processing by the rehabilitation support device according to the first embodiment.
Hereinafter, specific processing of the rehabilitation support device according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8.
(上肢活動量)
図4に示すように、リハビリ支援装置1は、リハビリに関する提案内容として、上肢麻痺の重症度に応じた上肢活動量の目標値を出力する。
(Upper limb activity)
As shown in FIG. 4, the
具体的には、リハビリ支援装置1の入力部100は、3軸加速度計14(図1)を通じて得られた患者固有のセンサデータの入力を受け付ける。そして、出力部101は、事前に学習された機械学習アルゴリズムALに対し、患者固有のセンサデータを入力し、当該機械学習アルゴリズムALから上肢活動量の目標値を取得する。
Specifically, the
図4に示すように、リハビリ支援装置1は、ディスプレイ13(図1)に表示画像Gを表示させる。この表示画像Gには、例えば、現在(今日1日)の時間帯別上肢活動量および総活動量と、次の時間帯(明日1日)の時間帯別上肢活動量の目標値および総活動量の目標値とが表示される。
As shown in FIG. 4, the
ここで出力される上肢活動量の目標値は、上述した機械学習アルゴリズムALにより出力されるので、FMAを用いた専門家の判断に準じたものとなる。 Since the target value of the upper limb activity amount output here is output by the machine learning algorithm AL described above, it is based on the judgment of an expert using FMA.
(獲得可能な動き)
図5に示すように、リハビリ支援装置1は、リハビリに関する提案内容として、上肢麻痺の重症度に応じた「獲得可能な動き」の目標(トレーニング内容)を出力する。
(Available movement)
As shown in FIG. 5, the
具体的には、入力部100は、3軸加速度計14(図1)を通じて得られた患者固有のセンサデータの入力を受け付ける。そして、出力部101は、事前に学習された機械学習アルゴリズムALに対し、患者固有のセンサデータを入力し、当該機械学習アルゴリズムALから「獲得可能な動き」の目標を取得する。
Specifically, the
図5に示すように、リハビリ支援装置1は、ディスプレイ13(図1)に表示画像Gを表示させる。この表示画像Gには、例えば、獲得可能な動きの目標(トレーニング内容)がアニメーション表示される。
As shown in FIG. 5, the
ここで出力される「獲得可能な動き」の目標は、上述した機械学習アルゴリズムALにより出力されるため、FMAを用いた専門家の判断に準じたものとなる。 Since the goal of the "acquirable movement" output here is output by the machine learning algorithm AL described above, it is based on the judgment of an expert using FMA.
(獲得可能な日常生活動作)
図6、図7に示すように、リハビリ支援装置1は、リハビリに関する提案内容として、上肢麻痺の重症度に応じた「獲得可能な日常動作」の目標を出力する。
(Available activities of daily living)
As shown in FIGS. 6 and 7, the
具体的には、入力部100は、3軸加速度計14(図1)を通じて得られた患者固有のセンサデータの入力を受け付ける。そして、出力部101は、事前に学習された機械学習アルゴリズムALに対し、患者固有のセンサデータを入力し、当該機械学習アルゴリズムALから「獲得可能な日常生活動作」の目標を取得する。
Specifically, the
図6に示すように、リハビリ支援装置1は、ディスプレイ13(図1)に、食事動作の目標を示す表示画像Gを表示させる。食事動作の目標は、例えば、重症度に応じて、「全介助」、「ユニバーサルカフ付きスプーンを使用」、「太柄自助具スプーンを使用」、「普通スプーンで自立」、「自助具箸+普通スプーンで自立」、「箸で自立」のいずれかが設定される。
As shown in FIG. 6, the
また、図7に示すように、リハビリ支援装置1は、ディスプレイ13(図1)に、更衣動作の目標表示画像Gを表示させる。更衣動作の目標は、例えば、重症度に応じて、「全介助」、「低い位置で腕を伸ばして袖を通せる」、「前開きシャツを、肩を少し上げて腕を伸ばして袖を通せる」、「前開きシャツを、肩を高く上げて腕を伸ばして袖を通せる」、「ボタンを閉めることができる」のいずれかが設定される。
Further, as shown in FIG. 7, the
図6、図7のように出力される「獲得可能な日常動作」の目標は、上述した機械学習アルゴリズムALにより出力されるので、FMAを用いた専門家の判断に準じたものとなる。 Since the goal of "acquirable daily movement" output as shown in FIGS. 6 and 7 is output by the above-mentioned machine learning algorithm AL, it is based on the judgment of an expert using FMA.
(重症度の変化に伴う目標値の設定)
図8に示すように、リハビリ支援装置1は、リハビリに関する提案内容として、上肢麻痺の重症度の変化に伴った目標を出力する。
(Setting of target value according to change of severity)
As shown in FIG. 8, the
具体的には、入力部100は、3軸加速度計14(図1)を通じて得られた患者固有のセンサデータの入力を受け付ける。そして、出力部101は、事前に学習された機械学習アルゴリズムALに対し、患者固有のセンサデータを入力し、当該機械学習アルゴリズムALから、重症度の変化に伴った目標を取得する。
Specifically, the
例えば、リハビリ支援装置1は、一週間前の総活動量と現在の総活動量とを比較した結果、改善傾向がみられている場合、総活動量の目標値として、現在の総活動量のみに基づいて設定される目標値(基準)よりも高い目標値が設定される(図8(a)参照)。
For example, in the
また、リハビリ支援装置1は、一週間前の総活動量と現在の総活動量とを比較した結果、改善傾向がみられていない場合、総活動量の目標値として、現在の総活動量のみに基づいて設定される目標値(基準)よりも低い目標値が設定される(図8(b)参照)。
In addition, as a result of comparing the total activity amount one week ago and the current total activity amount, the
なお、図8は、「重症度の変化に伴う目標値の設定」として、「総活動量」の目標設定を例に説明したものであるが、「獲得可能な動き」(図5)、「獲得可能な日常生活動作」(図6、図7)の目標設定についても同様に処理される。 Note that FIG. 8 describes the setting of the target value of the “total activity amount” as an example of the “setting of the target value according to the change in severity”, but the “acquirable movement” (FIG. 5) and “ The same applies to the goal setting of "acquirable activities of daily living" (FIGS. 6 and 7).
このような重症度の変化に伴う目標値の設定(縦断的分析)も、上述した機械学習アルゴリズムALにより出力されるので、FMAを用いた専門家の判断に準じたものとなる。 Since the setting of the target value (longitudinal analysis) accompanying such a change in severity is also output by the above-mentioned machine learning algorithm AL, it is based on the judgment of an expert using FMA.
(作用効果)
以上のとおり、第1の実施形態に係るリハビリ支援装置1は、患者に取り付けた活動量センサによる「センサデータ」と、「活動量・動きの目標の提案」、「獲得可能な日常動作の提案」、「重症度の変化に伴う目標値の設定(縦断的分析)」等の提案内容を教師あり学習で学習させた学習済みAI(機械学習アルゴリズムAL)を有することを特徴としている。この学習済みAIを用いることで、患者が専門家との対面による評価を要さずとも、専門家と同等のアドバイス、指示を受けることができる。
(Action effect)
As described above, the
上述の実施形態においては、リハビリ装置1の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the processes of various processes of the
上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.
以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As described above, some embodiments according to the present disclosure have been described, but all of these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
1 リハビリ支援装置
10 CPU
11 メモリ
12 タッチセンサ
13 ディスプレイ
14 3軸加速度計
100 入力部
101 出力部
AL 機械学習アルゴリズム
1
11
Claims (8)
前記センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムを用いて、前記入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を出力する出力部と、
を備えるリハビリ支援装置。 An input unit that inputs sensor data indicating body movement,
An output unit that outputs the proposal content regarding rehabilitation according to the input sensor data by using a learned algorithm learned in advance using the teacher data including the sensor data and the proposal content regarding rehabilitation.
Rehabilitation support device equipped with.
請求項1に記載のリハビリ支援装置。 The output unit outputs a target value of the amount of activity as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
The rehabilitation support device according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載のリハビリ支援装置。 The output unit outputs the target of the movement that can be acquired as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
The rehabilitation support device according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のリハビリ支援装置。 The output unit outputs the activities of daily living that can be acquired as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
The rehabilitation support device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のリハビリ支援装置。 The output unit outputs a target according to a change in severity as the content of the proposal regarding the rehabilitation.
The rehabilitation support device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のリハビリ支援装置。 The content of the proposal regarding rehabilitation is the content of the proposal determined in response to the evaluation result of the severity based on FMA.
The rehabilitation support device according to any one of claims 1 to 5.
前記センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムを用いて、前記入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を出力するステップと、
を備えるリハビリ支援方法。 Steps to input sensor data indicating body movement,
Using a pre-learned algorithm using teacher data including the sensor data and the proposal content regarding rehabilitation, a step of outputting the proposal content regarding rehabilitation according to the input sensor data, and a step of outputting the proposal content regarding rehabilitation.
Rehabilitation support method to prepare.
身体の動きを示すセンサデータを入力するステップと、
前記センサデータとリハビリに関する提案内容とを含む教師データを用いて事前に学習された学習済みアルゴリズムを用いて、前記入力されたセンサデータに応じた、リハビリに関する提案内容を出力するステップと、
を実行させるプログラム。 For the computer of the rehabilitation support device,
Steps to input sensor data indicating body movement,
Using a pre-learned algorithm using teacher data including the sensor data and the proposal content regarding rehabilitation, a step of outputting the proposal content regarding rehabilitation according to the input sensor data, and a step of outputting the proposal content regarding rehabilitation.
A program to execute.
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