JP3777480B2 - 運動機能評価システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の上肢運動機能を評価するために用いられる運動機能評価システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、我国では、国民の高齢化が急速に進み、全人口に対する高齢層人口の占める割合が年々急増しており、２０１５年には４人に１人が６５歳以上となる超高齢化社会を迎えようとしている。このような社会情勢を考慮すると、国民の健康状態を管理し、将来の超高齢化社会において高齢者が健全な生活活動を営み得るようにするためには、例えば、国民の運動機能を評価し、その評価結果に基づいて疾病兆候等を早期に発見する手法を確立させることが重要である。
【０００３】
運動機能を評価する際には、例えば、評価作業を客観的かつ定量的に行う必要がある。なぜなら、従来より、運動機能の評価は、主に医師の診察結果に基づいて行われていたため、各医師間の専門分野の違いや臨床経験差に起因して、評価結果にばらつきが生じる可能性が多分にあったからである。したがって、運動機能に影響を及ぼす中枢神経系の障害や老化現象を客観的かつ定量的に評価可能になれば、その評価手法を利用して、例えば、運動機能に関与する神経回路の解明、病理学的診断法の立案、ならびにリハビリや薬物投与による治療効果の評価法の確立などが達成可能であると考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、運動機能を評価する手法については、既にいくつかの具体例が提案されている。例えば、濱崎等による特開平１１−９５７４号公報では、表示画像中の動作指示に従って体の重心を左右に移動させることにより被験者の運動反応性を検査し、その検査結果に基づいて被験者の運動機能を評価する方法が開示されている。この方法によれば、運動機能に関する評価結果の優劣に基づいて、被験者の身体機能の異常の有無を発見または予測することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、従来の運動機能評価方法では、検査に際して被験者が体全体を大きく動かさなければならないため、被験者の運動負荷が大きすぎるという問題があった。この問題は、特に、運動機能の衰えた高齢者が被験者である場合に深刻となる。
【０００６】
また、従来の運動機能評価方法では、検査時において被験者の体の重心位置を検出するための大型の検出器が必要となると共に、その検出装置の設置スペースも必要となるため、運動機能の評価に使用する評価装置が大型化し、かつ高価になってしまうという問題もあった。この大型かつ高価な点は、評価装置を広く普及させる上で大きな障害となる。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することが可能な運動機能評価システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、被験者の運動負荷を軽減させることが可能な運動機能評価システムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第３の目的は、小型かつ安価な運動機能評価システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の運動機能評価システムは、被験者の上肢運動機能を評価するためのものであり、追跡用のマークを含む画像情報を表示するための表示画面を有する表示手段と、表示画面に接触させつつマークを追跡するために使用される追跡手段と、追跡手段によるマークの追跡状況を検出する検出手段と、検出手段により検出されたマークの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する評価手段とを備えるようにしたものである。
【００１３】
本発明の運動機能評価システムでは、評価手段により、追跡手段を使用した被験者によるマークの追跡運動機能が一定の評価ロジックに基づいて評価される。これにより、被験者の上肢運動機能を評価するための評価基準が確立される。
【００１４】
本発明の運動機能評価システムでは、マークが、直線、曲線、円および多角形を含む群のうちの少なくとも１つを含んで構成される移動軌道に沿って移動するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の運動機能評価システムでは、さらに、評価手段により評価された評価結果を記憶する記憶手段を備えるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明の運動機能評価システムでは、検出手段が、追跡手段による追跡軌道と共に、表示画面に対する追跡手段の接触圧を検出し、評価手段が、マークの移動軌道に対する追跡軌道のずれ量、その追跡軌道のずれ傾向、および追跡手段の接触圧を含む評価項目データを、各評価項目を評価するための指標としての基準評価項目データと比較し、その比較結果に基づいて上肢運動機能の評価を行うようにしてもよい。この場合には、基準評価項目データが、健常者によるマークの追跡状況に基づいて設定されるようにするのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の運動評価システムでは、追跡手段がスタイラスペンであり、検出手段および評価手段がコンピュータであってもよい。
【００１８】
また、本発明の運動評価システムでは、さらに、通信網を介して、評価手段により評価された評価結果を含む情報を外部と送受信するための通信手段を備えるようにしてもよい。この場合には、通信手段により通信網を介して統括管理装置と接続されており、統括管理装置が、評価手段により評価された評価結果を収集して蓄積することにより、上肢運動機能の評価に関するデータベースを構築する機能を有するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る運動機能評価システムの構成について説明する。図１は、運動機能評価システム１００の概略構成を表すものである。なお、本発明の運動機能評価方法は運動機能評価システム１００の動作に基づいて具現化されるので、以下併せて説明する。
【００２１】
この運動機能評価システム１００は、例えば、検査用の簡単な上肢運動を通じて被験者の運動機能を評価するために用いられるものである。この運動機能評価システム１００は、例えば、通信ケーブル４０を介してインターネット５０（通信網）と接続されており、さらにインターネット５０を経由してサーバコンピュータ６０（統括管理装置）と接続されている。すなわち、運動機能評価システム１００は、サーバコンピュータ６０と共に、インターネット５０を共通の通信媒体として利用した運動機能評価ネットワーク１１０を構成しており、運動機能評価システム１００とサーバコンピュータ６０との間では相互に通信可能になっている。なお、図１では、一式の運動機能評価システム１００しか示していないが、インターネット５０には図示しない他の複数の運動機能評価システム１００が接続されているものとする。
【００２２】
運動機能評価システム１００は、例えば、検査用の上肢運動を行うために被験者により使用される入力パネル１０（表示手段）と、この入力パネル１０に接続ケーブル２０を介して接続され、入力パネル１０を使用した被験者の上肢運動機能を評価するための評価用コンピュータ３０とを含んで構成されている。
【００２３】
入力パネル１０は、被験者が上肢運動に関する情報を入力するための入力装置である。この入力パネル１０は、例えば、上肢運動の実施に関する画像情報を表示するための表示画面１１が設けられたフルカラー型液晶デジタイザであり、被験者が容易に取り扱い可能な手帳サイズの小型なものである。なお、入力パネル１０はカラー表示方式に限らず、例えばモノクロ表示方式であってもよい。被験者は、例えば、スタイラスペン１２（追跡手段）を使用し、そのスタイラスペン１２の先端１２Ｓを表示画面１１に接触させることにより、上肢運動に関する情報を入力パネル１０に入力可能になっている。
【００２４】
評価用コンピュータ３０は、例えば、インターネット５０と接続可能な通信機能を備えた汎用型のパーソナルコンピュータであり、入力パネル１０を使用した上肢運動機能の評価処理を実行可能なプログラムが内蔵されたものである。この評価用コンピュータ３０は、例えば、被験者がキーボード，マウス，スティックなどの入力装置を操作することにより稼働可能となっている。
【００２５】
サーバコンピュータ６０は、例えば、インターネット５０と接続可能な通信機能ならびに大容量の記憶機能を備えた大型コンピュータであり、運動機能評価ネットワーク１１０において評価用コンピュータ３０を統括的に管理するデータベースサーバとして機能するものである。
【００２６】
次に、図１〜図６を参照して、運動機能評価システム１００の詳細な構成について説明する。図２は運動機能評価システム１００のブロック構成を表し、図３〜図６は入力パネル１０の表示画面１１に表示される画像情報の一例を説明するためのものである。なお、図２には、運動機能評価システム１００のブロック構成と共に、サーバコンピュータ６０のブロック構成も併せて示している。
【００２７】
入力パネル１０は、主に、マーク表示手段１３と、評価結果表示手段１４とを含んで構成されている。
【００２８】
マーク表示手段１３は、評価用コンピュータ３０から出力されるマーク表示信号Ｓに基づいて、表示画面１１に、マークＭを含む画像情報を表示するものである（図３参照）。マークＭとは、入力パネル１０を使用した上肢運動を被験者に行わせる際、表示画面１１上におけるスタイラスペン１２の入力目標位置を表すものであり、コンピュータ画面上のカーソルに相当するものである。マークＭは、例えば、星印（アステリスク；＊）型の形状をなすものであり、円形の軌道（移動軌道）Ｋ上を移動するものである。このマークＭは、被験者により上肢（例えば右手または左手）でスタイラスペン１２を使用して追跡されるようになっており（図４，図５参照）、この被験者によるスタイラスペン１２を使用したマークＭの追跡作業が、上肢運動機能を評価するために被験者に行わせる検査用の上肢運動に相当する。マーク表示手段１３は、特に、例えば、マークＭの視認性を高めるために、マークＭの輝度が周辺領域と比較して異なるようにし、具体的には、周辺領域よりも明るくなるようにマークＭを表示するようになっている。なお、マーク表示手段により表示画面１１に表示される画像情報には、マークＭと共に、例えば、被験者に検査用の上肢運動の手順を説明するためのメッセージ（例えば「スタイラスペンの先端でマークを追跡してください」等）などが含まれている。
【００２９】
評価結果表示手段１４は、評価用コンピュータ３０から出力される評価結果データＤに基づいて、被験者の上肢運動機能に関する評価結果一覧を表示画面１１に表示するものである(図６参照)。
【００３０】
評価用コンピュータ３０は、主に、マーク表示信号出力手段３１と、マーク情報記憶手段３２と、検出手段３３と、評価手段３４と、基準評価項目データ記憶手段３５と、評価結果記憶手段３６と、通信手段３７とを含んで構成されている。
【００３１】
マーク表示信号出力手段３１は、マーク情報記憶手段３２に記憶されているマークＭに関する各種情報に基づいて、表示画面１１にマークＭを表示させるためのマーク表示信号Ｓを入力パネル１０に出力するものである。
【００３２】
マーク情報記憶手段３２は、マークＭの形状や移動軌道Ｋのパターン形状を含む情報を記憶するためのものである。このマーク情報記憶手段３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory ）などの据え置き型の記憶デバイスや、ＣＤ（Compact Disk），ＦＤ（Flexible Disk ），ＭＯ（Magneto-Optic ），ＤＶＤ（Digital Versatile Disk），ＨＤ（Hard Disk）などの携帯可能な記憶デバイスなどにより構成されている。
【００３３】
検出手段３３は、被験者によりスタイラスペン１２を使用して追跡されたマークＭの追跡状況を検出するためのものである。具体的には、検出手段３３は、例えば、マークＭの移動軌道Ｋを追跡するスタイラスペン１２の先端１２Ｓの位置を検出し、その先端１２Ｓの軌道（追跡軌道）Ｔを検出すると共に、表示画面１１に対するスタイラスペン１２Ａの接触圧（筆圧）を検出するようになっている。
【００３４】
検出手段３３によるスタイラスペン１２の位置検出機構および筆圧検出機構は、例えば、以下の通りである。すなわち、入力パネル１０の表示画面１１に、互いに直行するように配列された複数の電極線（Ｘ電極線，Ｙ電極線）が内蔵されていると共に、スタイラスペン１２の先端部にカップリングコイルが内蔵されている。スタイラスペン１２の先端部１２Ｓを表示画面１１に接触させると、電磁誘導によりＸ電極線とＹ電極線との間に電気的カップリングが生じるため、この電気的カップリング現象を利用して、スタイラスペン１２の先端部１２Ｓの位置が約０．５ｍｍの精度で検出可能となる。また、スタイラスペン１２の先端部には、圧センサも内蔵されている。スタイラスペン１２の先端部１２Ｓを表示画面１１に接触させると、スタイラスペン１２に内蔵された圧センサが作動するため、上記電磁誘導方式により圧センサの圧変動、すなわち筆圧の変化を２５６段階で検出可能となる。
【００３５】
評価手段３４は、検出手段３３により検出されたマークＭの検出状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価することにより評価結果データＤを作成し、この評価結果データＤを入力パネル１０に出力するものである。具体的には、評価手段３４は、例えば、マークＭの検出状況に関する評価項目データＰ１を、基準評価項目データ記憶手段３５に記憶されている基準評価項目データＰ２と比較評価することにより、その比較結果に基づいて評価結果データＤを作成するようになっている。評価項目データＰ１とは、例えば、（１）マークＭの移動軌道Ｋと追跡軌道Ｔとの相対的位置関係に基づいて演算処理により算出される移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔの法線方向へのずれ量（以下、単に「ずれ量」という）および（２）接線方向へのずれ角度（以下、単に「遅れ量」という），（３）サンプリング時間（約２５ｍｓeｃ）当たりのスタイラスペン１２の移動距離，（４）スタイラスペン１２による追跡運動（円運動）を時系列波形に変換し、一次微分することにより得られる移動速度および（５）二次微分することにより得られる加速度，（６）加速度波形などに基づくＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算処理により得られるパワースペクトル量，（７）上記した筆圧検出機構を利用して検出されるスタイラスペン１２の筆圧、ならびにこれらの一連のデータに基づいて算出される合計値（和），平均値，標準偏差，変動係数などを含む約５０種類の評価用データからなる。この評価手段３４は、主に、追跡軌道Ｔが移動軌道Ｋにほぼ対応し、かつ筆圧が十分で安定している場合に「良好」と評価し、一方、移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれが顕著で、筆圧が不十分で不安定な場合に「不良」と評価する評価ロジックを有している。評価結果データＤには、例えば、一連の評価項目データＰ１の数値（「評価結果」）と共に、上記評価ロジックに基づいて導き出された被験者の上肢運動機能に関する総合的な判定（「判定結果」）が含まれている（図６参照）。この判定とは、例えば、被験者の上肢運動機能に関する評価結果を優劣の順にＡ〜Ｅの５段階のランクで表したものである。
【００３６】
なお、評価手段３４は、例えば、必要に応じて、サブコンピュータ６０に評価結果データＤなどの情報を送信したり、サブコンピュータ６０から新規の基準評価項目データＰ２などの情報を受信するようになっている。
【００３７】
基準評価項目データ記憶手段３５は、評価手段３４が評価項目データＰ１に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する際に利用されることとなる基準評価項目データＰ２を記憶するためのものである。この基準評価項目データＰ２は、被験者の上肢運動機能を各評価項目データごとに評価するための指標となるものであり、例えば、過去に蓄積した健常者によるマークＭの追跡状況に関する数値に関する統計的数値（例えば平均値や標準偏差値）に基づいて設定されている。
【００３８】
評価結果記憶手段３６は、評価手段３４により作成された評価結果データＤを記憶するためのものであり、例えば、マーク情報記憶手段３２と同様の記憶デバイスにより構成されている。
【００３９】
通信手段３６は、評価手段３４が評価結果データＤを含む情報を外部と送受信する際に、必要に応じて、評価手段３４を外部と通信可能にするものである。
【００４０】
サーバコンピュータ６０は、例えば、評価用コンピュータ３０とほぼ同様の構成要素（図示せず）を有すると共に、データ収集手段６１と、データ記憶手段６２と、通信手段６３とを含んで構成されている。
【００４１】
データ収集手段６１は、評価用コンピュータ３０から評価結果データＤを収集して蓄積することにより、評価結果データＤに基づくデータベースを構築するものである。データ収集手段６１により構築されたデータベースの内容は、例えば、評価用コンピュータ３０において随時閲覧可能になっている。
【００４２】
データ記憶手段６２は、データ収集手段６１により収集された評価結果データＤなどの情報を記憶するためのものであり、例えば、評価用コンピュータ３０の評価結果記憶手段３６と同様の記憶デバイスにより構成されている。
【００４３】
通信手段６３は、主にデータ収集手段６１による評価結果データＤの収集時に、データ収集手段６１を評価用コンピュータ３０と通信可能にするものである。
【００４４】
なお、サーバコンピュータ６０は、上記した評価結果データＤの収集機能やデータベースの構築機能と共に、例えば、データベースを利用して過去の評価項目データＰ１に基づく新規な基準評価項目データＰ２を算出すると、その新規な基準評価項目データＰ２を評価用コンピュータ３０に送信する機能なども備えている。
【００４５】
次に、図１〜図７を参照して、運動機能評価システム１００の動作について説明する。図７は、運動機能評価システム１００の動作の流れを表すものであり、（Ａ）は評価用コンピュータ３０の動作，（Ｂ）は入力パネル１０の動作をそれぞれ示している。なお、以下では、運動機能評価システム１００の動作のうち、主に、被験者の上肢運動機能の評価に関する一連の動作について言及する。
【００４６】
この運動機能評価システム１００では、例えば、被験者がスタイラスペン１２を使用して入力処理を行いやすいように、水平かつ安定な机上などに入力パネル１０が静置された状態において、まず、評価用コンピュータ３０のマーク表示信号出力手段３１が、マーク情報記憶手段３２に記憶されているマークＭに関する情報に基づいて、入力パネル１０にマーク表示信号Ｓを出力すると（ステップＳ１０１）、入力パネル１０のマーク表示手段１３が、マーク表示信号Ｓに基づいて、例えば、半径が１ｃｍ〜１０ｃｍ程度の円形の移動軌道Ｋ上を１ｃｍ／秒〜２ｃｍ／秒程度の速度で右回りに移動するように、表示画面１１にマークＭを表示する（ステップＳ２０１；図３参照）。
【００４７】
表示画面１１に表示されたマークＭが１０秒間程度静止したのち、移動軌道Ｋに沿って移動すると、被験者は、例えば右手でスタイラスペン１２を把持し、そのスタイラスペン１２の先端１２ＳでマークＭを追跡する（図４参照）。この際、例えば、表示画面１１に、被験者による追跡軌道Ｔの軌跡が表示される。
【００４８】
被験者によりスタイラスペン１２の先端１２ＳでマークＭが追跡されると、続いて、評価用コンピュータ３０において、検出手段３３が、スタイラスペン１２の先端１２Ｓの追跡軌道Ｔを検出すると共に（ステップＳ１０２）、スタイラスペン１２Ａの筆圧を検出する（ステップＳ１０３）。なお、マークＭは、例えば、移動軌道Ｋ上を右回りに移動し終えたのち、約５秒後に同軌道上を左回りに移動する。この場合においても、被験者によりスタイラスペン１２を使用してマークＭが追跡される。
【００４９】
被験者によるマークＭの追跡作業が完了すると（図５参照）、引き続き、被験者により、左手でスタイラスペン１２を把持した場合について、右手把持の場合と同様にマークＭの追跡作業が行われる。もちろん、この場合においても、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３ならびにＳ２０１の動作が実行される。
【００５０】
右手把持および左手把持の双方の場合についてマークＭの追跡作業が完了すると、続いて、評価手段３４が、右手把持および左手把持のそれぞれの場合について、演算処理によりマークＭの移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれ量や遅れ量等を算出したのち、評価項目データＰ１、すなわち、例えば上記した（１）ずれ量，（２）遅れ量，（３）移動距離，（４）移動速度，（５）加速度，（６）パワースペクトル量，（７）筆圧、ならびにこれらの一連のデータに基づいて算出される合計値（和），平均値，標準偏差，変動係数などを、基準評価項目データ記憶手段３５に記憶されている基準評価項目データＰ２と個別に比較評価することにより（ステップＳ１０４）、一連の評価項目データＰ１の数値と共に被験者の上肢運動機能に関する総合的な判定を含む評価結果データＤを作成する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
続いて、評価用コンピュータ３０の評価手段３４が入力パネル１０に評価結果データＤを出力すると（ステップＳ１０６）、入力パネル１０の評価結果表示手段１４が、評価結果データＤに基づいて、表示画面１１に評価結果一覧を表示する（ステップＳ２０２；図６参照）。被験者は、表示画面１１に表示された評価結果一覧を視認することにより、自己の上肢運動機能に関する評価結果を把握可能である。図６に示した評価結果一覧によれば、例えば、「判定結果」が良好な評価結果を意味する「Ａ」であることから、被験者の上肢運動機能が正常であり、身体機能に異常が認められないことが把握される。
【００５２】
最後に、評価用コンピュータ３０において、評価手段３４が評価結果データＤを評価結果記憶手段３６に記憶させることにより（ステップＳ１０７）、被験者の上肢運動機能の評価に関する運動機能評価システム１００の動作が完了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００およびこれを使用した運動機能評価方法によれば、入力パネル１０の表示画面１１にマークＭを表示し、被験者に上肢でスタイラスペン１２を使用してマークＭを追跡させたのち、評価用コンピュータ３０において、マークＭの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価するようにしたので、被験者によるマークＭの追跡運動機能が、評価用コンピュータ３０により一定の評価ロジックに基づいて評価される。この場合には、医師等の人為的な判断に基づいて運動機能を評価する場合とは異なり、評価基準が確立されると共に、例えばマークＭの移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれ量などの評価用パラメータ値を算出するために実行される演算処理の精度が確保される。したがって、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することができる。これにより、上肢運動機能の評価結果に基づいて、被験者の上肢機能の障害や異常などを発見することもできる。
【００５４】
特に、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価可能な点に基づき、運動機能評価システム１００を利用すれば、例えば、パーキンソン病，小脳変性症，脳卒中後遺症，水頭症，ジストニア症，水俣病などの各種病状患者の病態を調査したり、上肢機能のリハビリテーション中の患者や上肢機能の改善を目的とした治療薬を投与中の患者などの上肢機能の回復状況を評価することもできる。
【００５５】
また、本実施の形態では、被験者の上肢運動機能を評価する際に、検査用の運動としてスタイラスペン１２を使用した簡単な上肢運動しか要しないため、検査に要する被験者の運動負荷を軽減させることができる。これにより、特に、高齢な被験者を対象とした検査作業も容易かつ迅速に実施するこができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、被験者の運動機能を評価するために、マークＭを表示するための携帯可能な入力パネル１０や上肢運動機能の評価に要する演算処理等を実行するための汎用型の評価用コンピュータ３０しか必要としないため、運動機能評価システム１００を小型化し、かつ安価にすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０において、評価項目データＰを基準評価項目データＰ２と比較し、その比較結果に基づいて被験者の上肢運動機能を評価するようにしたので、上肢運動機能の評価処理が、常に１つの基準評価項目データＰ２を基準として行われる。したがって、基準評価項目データＰ２に基づいて評価基準が確立されるため、この観点においても上肢運動機能の客観的かつ定量的評価の実現に寄与することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０が通信機能を備えるようにしたので、複数の運動機能評価システム１００（サーバコンピュータ６０を含む）間で互いに情報を提供し合うことにより、各運動機能評価システム１００において共通に利用される例えば基準評価項目データＰ２などの情報を共有することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、サーバコンピュータ６０において評価用コンピュータ３０から評価結果データＤを収集して蓄積することによりデータベースを構築し、このデータベースに基づく有用な情報、例えば過去の評価項目データＰ１に基づいて算出された新規な基準評価項目データＰ２などの情報を評価用コンピュータ３０に提供可能にしたので、評価用コンピュータ３０の上肢運動機能評価ロジックに過去の評価結果データＤの解析結果が反映される。したがって、評価用コンピュータ３０による上肢運動機能の評価に関する信頼性を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、図３〜図５に示したように、マークＭの移動軌道Ｋが円形をなすようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、移動軌道Ｋのパターン形状は、例えば、円形の他、直線、曲線、多角形ならびにこれらの組み合わせなどであってもよい。具体的には、例えば、図８に示したように、移動軌道Ｋのパターン形状が、円形に代えて五角形であってもよい。この場合においても、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、図８において、上記特徴部分以外の構成等は、図４に示した場合と同様である。
【００６１】
また、本実施の形態では、マークＭが星印型をなすようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、マークＭが円形や多角形などをなすようにしてもよい。マークＭの移動速度は、上記実施の形態において説明したように等速であってもよいし、あるいは移動中に変化するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、入力パネル１０が液晶デジタイザにより構成されるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ブラウン管を利用したデジタイザなどの他の表示機構を有するデジタイザにより入力パネル１０が構成されるようにしてもよい。ただし、被験者が取り扱いやすいように入力パネル１０の小型化を考慮すれば、近年において小型化技術の発達が著しい液晶デジタイザを利用するのが好ましい。
【００６３】
また、本実施の形態では、図６に示したように、表示画面１１に、評価結果一覧として「評価結果」および「判定結果」を表示するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、「評価結果」や「判定結果」と共に、これらに基づいて作成された統計図を表示するようにしてもよい。この統計図としては、例えば、マークＭの移動距離を横軸とし、移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれ量を縦軸とした、ずれ量の推移を表すグラフなどが挙げられる。
【００６４】
また、本実施の形態では、表示画面１１に表示される評価結果一覧に文字（Ａ）からなる「判定結果」を含ませるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、被験者がＡ〜Ｅなどの抽象的な文字からその意味する判定内容を理解しにくい場合には、その抽象的な文字からなる判定結果に代えて、評価結果の優劣を０点〜１００点の点数で表した数値結果を含ませるようにしてもよいし、あるいは判定結果の内容を文章化した判定コメントを含ませるようにしてもよい。この判定コメントとしては、例えば、「年齢に応じた運動機能です」や「少し震えがあります」などが挙げられる。
【００６５】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０により評価された被験者の上肢運動機能の評価結果一覧を入力パネル１０の表示画面１１に表示するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、評価用コンピュータ３０に搭載されたスピーカーを通じて評価結果一覧の内容を音声で出力するようにしてもよいし、あるいは評価用コンピュータ３０に出力用のプリンタを接続し、このプリンタから評価結果一覧の内容が印字された評価用紙を出力するようにしてもよい。もちろん、これらの評価結果一覧の表示，音声出力，用紙出力を全て行うようにしてもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、被験者の上肢運動機能を評価するに際し、入力パネル１０の表示画面１１に、円形の移動軌道Ｋ上を移動する１種類のマークＭのみを表示するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、２種類以上のマークＭを連続的に表示するようにしてもよい。具体的には、例えば、特定のサイズの円形の移動軌道Ｋ上を移動するマークＭを表示したのち、引き続き異なるサイズの円形の移動軌道Ｋ上を移動する他のマークＭを表示するようにしてもよい。もちろん、各マークＭの移動軌道Ｋのパターン形状は円形に限らず、互いに同一のパターン形状であってもよいし、あるいは互いに異なるパターン形状であってもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、被験者がマークＭを追跡するための用具としてスタイラスペン１２を使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、スタイラスペン１２に代えて、キーボード，マウス，スティック，タブレット，トラックボールなどを使用するようにしてもよい。これらのいずれのポインティングデバイスを使用した場合においても、スタイラスペン１２を使用した場合と同様にマークＭを追跡することができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０とインターネット５０を介して接続されたサーバコンピュータ６０がデータベースサーバとして機能するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、評価用コンピュータ３０自体がデータベースサーバとして機能するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０とサーバコンピュータ６０とを通信可能に接続させるための「通信網」としてインターネット５０を用いるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、インターネット５０に代えて、例えば、イントラネットやエクストラネット、有線電話回線（例えばアナログ回線およびＩＳＤＮ回線等）またはブルートゥースなどの通信媒体網などを用いるようにしてもよい。もちろん、上記列挙した「通信網」を２つ以上併用するようにしてもよい。いずれの通信網を用いた場合においても、インターネット５０を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。具体的には、運動機能評価システム１００およびこれを使用した運動機能評価方法に関する詳細は、必ずしも上記実施の形態において説明したものに限られるものではなく、マーク追跡作業を通じて一定の評価ロジックに基づいて被験者の上肢運動機能を評価することにより、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することが可能な限り、自由に変更可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の運動機能評価システムによれば、追跡用のマークを含む画像情報を表示するための表示画面を有する表示手段と、表示画面に接触させつつマークを追跡するために使用される追跡手段と、追跡手段によるマークの追跡状況を検出する検出手段と、検出手段により検出されたマークの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する評価手段とを備えるようにしたので、被験者によるマークの追跡運動機能が一定の評価ロジックに基づいて評価され、これにより評価基準が確立される。したがって、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することができる。さらに、被験者の上肢運動機能を評価する際に、追跡手段を使用した簡単な上肢運動しか要しないため、検査時における被験者の運動負荷を軽減させることができる。また、装置を小型化し、かつ安価にすることができる。
【００７３】
特に、本発明の運動機能評価システムでは、評価項目データを基準評価項目データと比較し、その比較結果に基づいて被験者の上肢運動機能の評価を行うようにすれば、上肢運動機能の評価処理が、常に１つの基準評価項目データを基準として行われる。したがって、この基準評価項目データに基づいて、評価基準を確立することができる。
【００７４】
また、本発明の運動機能評価システムでは、通信手段を介して評価結果を含む情報を外部と送受信可能とすれば、外部と情報を提供し合うことにより、例えば基準評価項目データなどの情報を外部と共有することができる。
【００７５】
また、本発明の運動機能評価システムでは、統括管理装置において評価結果を収集して蓄積することにより上肢運動機能の評価に関するデータベースを構築するようにすれば、統括管理装置においてデータベースに基づく有用な情報（例えば過去の評価項目データに基づいて算出された新規な基準評価項目データ等）を作成可能となり、この有用な情報を利用すれば、上肢運動機能の評価ロジックに過去の評価結果の解析結果が反映される。したがって、上肢運動機能の評価に関する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る運動機能評価システムの概略構成を表す図である。
【図２】図１に示した運動機能評価システムのブロック構成を表すブロック図である。
【図３】入力パネルの表示画面に表示される表示画像（マーク）を説明するための図である。
【図４】図３に続く表示画像を説明するための図である。
【図５】図４に続く表示画像を説明するための図である。
【図６】入力パネルの表示画面に表示される表示画像（評価結果一覧）を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る運動機能評価システムの動作の流れを説明するための流れ図である。
【図８】入力パネルの表示画面に表示される表示画像（マーク）の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…入力パネル、１１…表示画面、１２…スタイラスペン、１３…マーク表示手段、１４…評価結果表示手段、２０…接続ケーブル、３０…評価用コンピュータ、３１…マーク表示信号出力手段、３２…マーク情報記憶手段、３３…検出手段、３４…評価手段、３５…基準評価項目データ記憶手段、３６…評価結果記憶手段、３７，６３…通信手段、４０…通信ケーブル、５０…インターネット、６０…サーバコンピュータ、６１…データ収集手段、６２…データ記憶手段、１００…運動機能評価システム、１１０…運動機能評価ネットワーク、Ｄ…評価結果データ、Ｋ…移動軌道、Ｍ…マーク、Ｐ１…評価項目データ、Ｐ２…基準評価項目データ、Ｓ…マーク表示信号、Ｔ…追跡軌道。
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の上肢運動機能を評価するために用いられる運動機能評価システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、我国では、国民の高齢化が急速に進み、全人口に対する高齢層人口の占める割合が年々急増しており、２０１５年には４人に１人が６５歳以上となる超高齢化社会を迎えようとしている。このような社会情勢を考慮すると、国民の健康状態を管理し、将来の超高齢化社会において高齢者が健全な生活活動を営み得るようにするためには、例えば、国民の運動機能を評価し、その評価結果に基づいて疾病兆候等を早期に発見する手法を確立させることが重要である。
【０００３】
運動機能を評価する際には、例えば、評価作業を客観的かつ定量的に行う必要がある。なぜなら、従来より、運動機能の評価は、主に医師の診察結果に基づいて行われていたため、各医師間の専門分野の違いや臨床経験差に起因して、評価結果にばらつきが生じる可能性が多分にあったからである。したがって、運動機能に影響を及ぼす中枢神経系の障害や老化現象を客観的かつ定量的に評価可能になれば、その評価手法を利用して、例えば、運動機能に関与する神経回路の解明、病理学的診断法の立案、ならびにリハビリや薬物投与による治療効果の評価法の確立などが達成可能であると考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、運動機能を評価する手法については、既にいくつかの具体例が提案されている。例えば、濱崎等による特開平１１−９５７４号公報では、表示画像中の動作指示に従って体の重心を左右に移動させることにより被験者の運動反応性を検査し、その検査結果に基づいて被験者の運動機能を評価する方法が開示されている。この方法によれば、運動機能に関する評価結果の優劣に基づいて、被験者の身体機能の異常の有無を発見または予測することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、従来の運動機能評価方法では、検査に際して被験者が体全体を大きく動かさなければならないため、被験者の運動負荷が大きすぎるという問題があった。この問題は、特に、運動機能の衰えた高齢者が被験者である場合に深刻となる。
【０００６】
また、従来の運動機能評価方法では、検査時において被験者の体の重心位置を検出するための大型の検出器が必要となると共に、その検出装置の設置スペースも必要となるため、運動機能の評価に使用する評価装置が大型化し、かつ高価になってしまうという問題もあった。この大型かつ高価な点は、評価装置を広く普及させる上で大きな障害となる。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することが可能な運動機能評価システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、被験者の運動負荷を軽減させることが可能な運動機能評価システムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第３の目的は、小型かつ安価な運動機能評価システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の運動機能評価システムは、被験者の上肢運動機能を評価するためのものであり、追跡用のマークを含む画像情報を表示するための表示画面を有する表示手段と、表示画面に接触させつつマークを追跡するために使用される追跡手段と、追跡手段によるマークの追跡状況を検出する検出手段と、検出手段により検出されたマークの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する評価手段とを備えるようにしたものである。
【００１３】
本発明の運動機能評価システムでは、評価手段により、追跡手段を使用した被験者によるマークの追跡運動機能が一定の評価ロジックに基づいて評価される。これにより、被験者の上肢運動機能を評価するための評価基準が確立される。
【００１４】
本発明の運動機能評価システムでは、マークが、直線、曲線、円および多角形を含む群のうちの少なくとも１つを含んで構成される移動軌道に沿って移動するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の運動機能評価システムでは、さらに、評価手段により評価された評価結果を記憶する記憶手段を備えるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明の運動機能評価システムでは、検出手段が、追跡手段による追跡軌道と共に、表示画面に対する追跡手段の接触圧を検出し、評価手段が、マークの移動軌道に対する追跡軌道のずれ量、その追跡軌道のずれ傾向、および追跡手段の接触圧を含む評価項目データを、各評価項目を評価するための指標としての基準評価項目データと比較し、その比較結果に基づいて上肢運動機能の評価を行うようにしてもよい。この場合には、基準評価項目データが、健常者によるマークの追跡状況に基づいて設定されるようにするのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の運動評価システムでは、追跡手段がスタイラスペンであり、検出手段および評価手段がコンピュータであってもよい。
【００１８】
また、本発明の運動評価システムでは、さらに、通信網を介して、評価手段により評価された評価結果を含む情報を外部と送受信するための通信手段を備えるようにしてもよい。この場合には、通信手段により通信網を介して統括管理装置と接続されており、統括管理装置が、評価手段により評価された評価結果を収集して蓄積することにより、上肢運動機能の評価に関するデータベースを構築する機能を有するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る運動機能評価システムの構成について説明する。図１は、運動機能評価システム１００の概略構成を表すものである。なお、本発明の運動機能評価方法は運動機能評価システム１００の動作に基づいて具現化されるので、以下併せて説明する。
【００２１】
この運動機能評価システム１００は、例えば、検査用の簡単な上肢運動を通じて被験者の運動機能を評価するために用いられるものである。この運動機能評価システム１００は、例えば、通信ケーブル４０を介してインターネット５０（通信網）と接続されており、さらにインターネット５０を経由してサーバコンピュータ６０（統括管理装置）と接続されている。すなわち、運動機能評価システム１００は、サーバコンピュータ６０と共に、インターネット５０を共通の通信媒体として利用した運動機能評価ネットワーク１１０を構成しており、運動機能評価システム１００とサーバコンピュータ６０との間では相互に通信可能になっている。なお、図１では、一式の運動機能評価システム１００しか示していないが、インターネット５０には図示しない他の複数の運動機能評価システム１００が接続されているものとする。
【００２２】
運動機能評価システム１００は、例えば、検査用の上肢運動を行うために被験者により使用される入力パネル１０（表示手段）と、この入力パネル１０に接続ケーブル２０を介して接続され、入力パネル１０を使用した被験者の上肢運動機能を評価するための評価用コンピュータ３０とを含んで構成されている。
【００２３】
入力パネル１０は、被験者が上肢運動に関する情報を入力するための入力装置である。この入力パネル１０は、例えば、上肢運動の実施に関する画像情報を表示するための表示画面１１が設けられたフルカラー型液晶デジタイザであり、被験者が容易に取り扱い可能な手帳サイズの小型なものである。なお、入力パネル１０はカラー表示方式に限らず、例えばモノクロ表示方式であってもよい。被験者は、例えば、スタイラスペン１２（追跡手段）を使用し、そのスタイラスペン１２の先端１２Ｓを表示画面１１に接触させることにより、上肢運動に関する情報を入力パネル１０に入力可能になっている。
【００２４】
評価用コンピュータ３０は、例えば、インターネット５０と接続可能な通信機能を備えた汎用型のパーソナルコンピュータであり、入力パネル１０を使用した上肢運動機能の評価処理を実行可能なプログラムが内蔵されたものである。この評価用コンピュータ３０は、例えば、被験者がキーボード，マウス，スティックなどの入力装置を操作することにより稼働可能となっている。
【００２５】
サーバコンピュータ６０は、例えば、インターネット５０と接続可能な通信機能ならびに大容量の記憶機能を備えた大型コンピュータであり、運動機能評価ネットワーク１１０において評価用コンピュータ３０を統括的に管理するデータベースサーバとして機能するものである。
【００２６】
次に、図１〜図６を参照して、運動機能評価システム１００の詳細な構成について説明する。図２は運動機能評価システム１００のブロック構成を表し、図３〜図６は入力パネル１０の表示画面１１に表示される画像情報の一例を説明するためのものである。なお、図２には、運動機能評価システム１００のブロック構成と共に、サーバコンピュータ６０のブロック構成も併せて示している。
【００２７】
入力パネル１０は、主に、マーク表示手段１３と、評価結果表示手段１４とを含んで構成されている。
【００２８】
マーク表示手段１３は、評価用コンピュータ３０から出力されるマーク表示信号Ｓに基づいて、表示画面１１に、マークＭを含む画像情報を表示するものである（図３参照）。マークＭとは、入力パネル１０を使用した上肢運動を被験者に行わせる際、表示画面１１上におけるスタイラスペン１２の入力目標位置を表すものであり、コンピュータ画面上のカーソルに相当するものである。マークＭは、例えば、星印（アステリスク；＊）型の形状をなすものであり、円形の軌道（移動軌道）Ｋ上を移動するものである。このマークＭは、被験者により上肢（例えば右手または左手）でスタイラスペン１２を使用して追跡されるようになっており（図４，図５参照）、この被験者によるスタイラスペン１２を使用したマークＭの追跡作業が、上肢運動機能を評価するために被験者に行わせる検査用の上肢運動に相当する。マーク表示手段１３は、特に、例えば、マークＭの視認性を高めるために、マークＭの輝度が周辺領域と比較して異なるようにし、具体的には、周辺領域よりも明るくなるようにマークＭを表示するようになっている。なお、マーク表示手段により表示画面１１に表示される画像情報には、マークＭと共に、例えば、被験者に検査用の上肢運動の手順を説明するためのメッセージ（例えば「スタイラスペンの先端でマークを追跡してください」等）などが含まれている。
【００２９】
評価結果表示手段１４は、評価用コンピュータ３０から出力される評価結果データＤに基づいて、被験者の上肢運動機能に関する評価結果一覧を表示画面１１に表示するものである(図６参照)。
【００３０】
評価用コンピュータ３０は、主に、マーク表示信号出力手段３１と、マーク情報記憶手段３２と、検出手段３３と、評価手段３４と、基準評価項目データ記憶手段３５と、評価結果記憶手段３６と、通信手段３７とを含んで構成されている。
【００３１】
マーク表示信号出力手段３１は、マーク情報記憶手段３２に記憶されているマークＭに関する各種情報に基づいて、表示画面１１にマークＭを表示させるためのマーク表示信号Ｓを入力パネル１０に出力するものである。
【００３２】
マーク情報記憶手段３２は、マークＭの形状や移動軌道Ｋのパターン形状を含む情報を記憶するためのものである。このマーク情報記憶手段３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory ）などの据え置き型の記憶デバイスや、ＣＤ（Compact Disk），ＦＤ（Flexible Disk ），ＭＯ（Magneto-Optic ），ＤＶＤ（Digital Versatile Disk），ＨＤ（Hard Disk）などの携帯可能な記憶デバイスなどにより構成されている。
【００３３】
検出手段３３は、被験者によりスタイラスペン１２を使用して追跡されたマークＭの追跡状況を検出するためのものである。具体的には、検出手段３３は、例えば、マークＭの移動軌道Ｋを追跡するスタイラスペン１２の先端１２Ｓの位置を検出し、その先端１２Ｓの軌道（追跡軌道）Ｔを検出すると共に、表示画面１１に対するスタイラスペン１２Ａの接触圧（筆圧）を検出するようになっている。
【００３４】
検出手段３３によるスタイラスペン１２の位置検出機構および筆圧検出機構は、例えば、以下の通りである。すなわち、入力パネル１０の表示画面１１に、互いに直行するように配列された複数の電極線（Ｘ電極線，Ｙ電極線）が内蔵されていると共に、スタイラスペン１２の先端部にカップリングコイルが内蔵されている。スタイラスペン１２の先端部１２Ｓを表示画面１１に接触させると、電磁誘導によりＸ電極線とＹ電極線との間に電気的カップリングが生じるため、この電気的カップリング現象を利用して、スタイラスペン１２の先端部１２Ｓの位置が約０．５ｍｍの精度で検出可能となる。また、スタイラスペン１２の先端部には、圧センサも内蔵されている。スタイラスペン１２の先端部１２Ｓを表示画面１１に接触させると、スタイラスペン１２に内蔵された圧センサが作動するため、上記電磁誘導方式により圧センサの圧変動、すなわち筆圧の変化を２５６段階で検出可能となる。
【００３５】
評価手段３４は、検出手段３３により検出されたマークＭの検出状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価することにより評価結果データＤを作成し、この評価結果データＤを入力パネル１０に出力するものである。具体的には、評価手段３４は、例えば、マークＭの検出状況に関する評価項目データＰ１を、基準評価項目データ記憶手段３５に記憶されている基準評価項目データＰ２と比較評価することにより、その比較結果に基づいて評価結果データＤを作成するようになっている。評価項目データＰ１とは、例えば、（１）マークＭの移動軌道Ｋと追跡軌道Ｔとの相対的位置関係に基づいて演算処理により算出される移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔの法線方向へのずれ量（以下、単に「ずれ量」という）および（２）接線方向へのずれ角度（以下、単に「遅れ量」という），（３）サンプリング時間（約２５ｍｓeｃ）当たりのスタイラスペン１２の移動距離，（４）スタイラスペン１２による追跡運動（円運動）を時系列波形に変換し、一次微分することにより得られる移動速度および（５）二次微分することにより得られる加速度，（６）加速度波形などに基づくＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算処理により得られるパワースペクトル量，（７）上記した筆圧検出機構を利用して検出されるスタイラスペン１２の筆圧、ならびにこれらの一連のデータに基づいて算出される合計値（和），平均値，標準偏差，変動係数などを含む約５０種類の評価用データからなる。この評価手段３４は、主に、追跡軌道Ｔが移動軌道Ｋにほぼ対応し、かつ筆圧が十分で安定している場合に「良好」と評価し、一方、移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれが顕著で、筆圧が不十分で不安定な場合に「不良」と評価する評価ロジックを有している。評価結果データＤには、例えば、一連の評価項目データＰ１の数値（「評価結果」）と共に、上記評価ロジックに基づいて導き出された被験者の上肢運動機能に関する総合的な判定（「判定結果」）が含まれている（図６参照）。この判定とは、例えば、被験者の上肢運動機能に関する評価結果を優劣の順にＡ〜Ｅの５段階のランクで表したものである。
【００３６】
なお、評価手段３４は、例えば、必要に応じて、サブコンピュータ６０に評価結果データＤなどの情報を送信したり、サブコンピュータ６０から新規の基準評価項目データＰ２などの情報を受信するようになっている。
【００３７】
基準評価項目データ記憶手段３５は、評価手段３４が評価項目データＰ１に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する際に利用されることとなる基準評価項目データＰ２を記憶するためのものである。この基準評価項目データＰ２は、被験者の上肢運動機能を各評価項目データごとに評価するための指標となるものであり、例えば、過去に蓄積した健常者によるマークＭの追跡状況に関する数値に関する統計的数値（例えば平均値や標準偏差値）に基づいて設定されている。
【００３８】
評価結果記憶手段３６は、評価手段３４により作成された評価結果データＤを記憶するためのものであり、例えば、マーク情報記憶手段３２と同様の記憶デバイスにより構成されている。
【００３９】
通信手段３６は、評価手段３４が評価結果データＤを含む情報を外部と送受信する際に、必要に応じて、評価手段３４を外部と通信可能にするものである。
【００４０】
サーバコンピュータ６０は、例えば、評価用コンピュータ３０とほぼ同様の構成要素（図示せず）を有すると共に、データ収集手段６１と、データ記憶手段６２と、通信手段６３とを含んで構成されている。
【００４１】
データ収集手段６１は、評価用コンピュータ３０から評価結果データＤを収集して蓄積することにより、評価結果データＤに基づくデータベースを構築するものである。データ収集手段６１により構築されたデータベースの内容は、例えば、評価用コンピュータ３０において随時閲覧可能になっている。
【００４２】
データ記憶手段６２は、データ収集手段６１により収集された評価結果データＤなどの情報を記憶するためのものであり、例えば、評価用コンピュータ３０の評価結果記憶手段３６と同様の記憶デバイスにより構成されている。
【００４３】
通信手段６３は、主にデータ収集手段６１による評価結果データＤの収集時に、データ収集手段６１を評価用コンピュータ３０と通信可能にするものである。
【００４４】
なお、サーバコンピュータ６０は、上記した評価結果データＤの収集機能やデータベースの構築機能と共に、例えば、データベースを利用して過去の評価項目データＰ１に基づく新規な基準評価項目データＰ２を算出すると、その新規な基準評価項目データＰ２を評価用コンピュータ３０に送信する機能なども備えている。
【００４５】
次に、図１〜図７を参照して、運動機能評価システム１００の動作について説明する。図７は、運動機能評価システム１００の動作の流れを表すものであり、（Ａ）は評価用コンピュータ３０の動作，（Ｂ）は入力パネル１０の動作をそれぞれ示している。なお、以下では、運動機能評価システム１００の動作のうち、主に、被験者の上肢運動機能の評価に関する一連の動作について言及する。
【００４６】
この運動機能評価システム１００では、例えば、被験者がスタイラスペン１２を使用して入力処理を行いやすいように、水平かつ安定な机上などに入力パネル１０が静置された状態において、まず、評価用コンピュータ３０のマーク表示信号出力手段３１が、マーク情報記憶手段３２に記憶されているマークＭに関する情報に基づいて、入力パネル１０にマーク表示信号Ｓを出力すると（ステップＳ１０１）、入力パネル１０のマーク表示手段１３が、マーク表示信号Ｓに基づいて、例えば、半径が１ｃｍ〜１０ｃｍ程度の円形の移動軌道Ｋ上を１ｃｍ／秒〜２ｃｍ／秒程度の速度で右回りに移動するように、表示画面１１にマークＭを表示する（ステップＳ２０１；図３参照）。
【００４７】
表示画面１１に表示されたマークＭが１０秒間程度静止したのち、移動軌道Ｋに沿って移動すると、被験者は、例えば右手でスタイラスペン１２を把持し、そのスタイラスペン１２の先端１２ＳでマークＭを追跡する（図４参照）。この際、例えば、表示画面１１に、被験者による追跡軌道Ｔの軌跡が表示される。
【００４８】
被験者によりスタイラスペン１２の先端１２ＳでマークＭが追跡されると、続いて、評価用コンピュータ３０において、検出手段３３が、スタイラスペン１２の先端１２Ｓの追跡軌道Ｔを検出すると共に（ステップＳ１０２）、スタイラスペン１２Ａの筆圧を検出する（ステップＳ１０３）。なお、マークＭは、例えば、移動軌道Ｋ上を右回りに移動し終えたのち、約５秒後に同軌道上を左回りに移動する。この場合においても、被験者によりスタイラスペン１２を使用してマークＭが追跡される。
【００４９】
被験者によるマークＭの追跡作業が完了すると（図５参照）、引き続き、被験者により、左手でスタイラスペン１２を把持した場合について、右手把持の場合と同様にマークＭの追跡作業が行われる。もちろん、この場合においても、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３ならびにＳ２０１の動作が実行される。
【００５０】
右手把持および左手把持の双方の場合についてマークＭの追跡作業が完了すると、続いて、評価手段３４が、右手把持および左手把持のそれぞれの場合について、演算処理によりマークＭの移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれ量や遅れ量等を算出したのち、評価項目データＰ１、すなわち、例えば上記した（１）ずれ量，（２）遅れ量，（３）移動距離，（４）移動速度，（５）加速度，（６）パワースペクトル量，（７）筆圧、ならびにこれらの一連のデータに基づいて算出される合計値（和），平均値，標準偏差，変動係数などを、基準評価項目データ記憶手段３５に記憶されている基準評価項目データＰ２と個別に比較評価することにより（ステップＳ１０４）、一連の評価項目データＰ１の数値と共に被験者の上肢運動機能に関する総合的な判定を含む評価結果データＤを作成する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
続いて、評価用コンピュータ３０の評価手段３４が入力パネル１０に評価結果データＤを出力すると（ステップＳ１０６）、入力パネル１０の評価結果表示手段１４が、評価結果データＤに基づいて、表示画面１１に評価結果一覧を表示する（ステップＳ２０２；図６参照）。被験者は、表示画面１１に表示された評価結果一覧を視認することにより、自己の上肢運動機能に関する評価結果を把握可能である。図６に示した評価結果一覧によれば、例えば、「判定結果」が良好な評価結果を意味する「Ａ」であることから、被験者の上肢運動機能が正常であり、身体機能に異常が認められないことが把握される。
【００５２】
最後に、評価用コンピュータ３０において、評価手段３４が評価結果データＤを評価結果記憶手段３６に記憶させることにより（ステップＳ１０７）、被験者の上肢運動機能の評価に関する運動機能評価システム１００の動作が完了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００およびこれを使用した運動機能評価方法によれば、入力パネル１０の表示画面１１にマークＭを表示し、被験者に上肢でスタイラスペン１２を使用してマークＭを追跡させたのち、評価用コンピュータ３０において、マークＭの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価するようにしたので、被験者によるマークＭの追跡運動機能が、評価用コンピュータ３０により一定の評価ロジックに基づいて評価される。この場合には、医師等の人為的な判断に基づいて運動機能を評価する場合とは異なり、評価基準が確立されると共に、例えばマークＭの移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれ量などの評価用パラメータ値を算出するために実行される演算処理の精度が確保される。したがって、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することができる。これにより、上肢運動機能の評価結果に基づいて、被験者の上肢機能の障害や異常などを発見することもできる。
【００５４】
特に、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価可能な点に基づき、運動機能評価システム１００を利用すれば、例えば、パーキンソン病，小脳変性症，脳卒中後遺症，水頭症，ジストニア症，水俣病などの各種病状患者の病態を調査したり、上肢機能のリハビリテーション中の患者や上肢機能の改善を目的とした治療薬を投与中の患者などの上肢機能の回復状況を評価することもできる。
【００５５】
また、本実施の形態では、被験者の上肢運動機能を評価する際に、検査用の運動としてスタイラスペン１２を使用した簡単な上肢運動しか要しないため、検査に要する被験者の運動負荷を軽減させることができる。これにより、特に、高齢な被験者を対象とした検査作業も容易かつ迅速に実施するこができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、被験者の運動機能を評価するために、マークＭを表示するための携帯可能な入力パネル１０や上肢運動機能の評価に要する演算処理等を実行するための汎用型の評価用コンピュータ３０しか必要としないため、運動機能評価システム１００を小型化し、かつ安価にすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０において、評価項目データＰを基準評価項目データＰ２と比較し、その比較結果に基づいて被験者の上肢運動機能を評価するようにしたので、上肢運動機能の評価処理が、常に１つの基準評価項目データＰ２を基準として行われる。したがって、基準評価項目データＰ２に基づいて評価基準が確立されるため、この観点においても上肢運動機能の客観的かつ定量的評価の実現に寄与することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０が通信機能を備えるようにしたので、複数の運動機能評価システム１００（サーバコンピュータ６０を含む）間で互いに情報を提供し合うことにより、各運動機能評価システム１００において共通に利用される例えば基準評価項目データＰ２などの情報を共有することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、サーバコンピュータ６０において評価用コンピュータ３０から評価結果データＤを収集して蓄積することによりデータベースを構築し、このデータベースに基づく有用な情報、例えば過去の評価項目データＰ１に基づいて算出された新規な基準評価項目データＰ２などの情報を評価用コンピュータ３０に提供可能にしたので、評価用コンピュータ３０の上肢運動機能評価ロジックに過去の評価結果データＤの解析結果が反映される。したがって、評価用コンピュータ３０による上肢運動機能の評価に関する信頼性を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、図３〜図５に示したように、マークＭの移動軌道Ｋが円形をなすようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、移動軌道Ｋのパターン形状は、例えば、円形の他、直線、曲線、多角形ならびにこれらの組み合わせなどであってもよい。具体的には、例えば、図８に示したように、移動軌道Ｋのパターン形状が、円形に代えて五角形であってもよい。この場合においても、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、図８において、上記特徴部分以外の構成等は、図４に示した場合と同様である。
【００６１】
また、本実施の形態では、マークＭが星印型をなすようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、マークＭが円形や多角形などをなすようにしてもよい。マークＭの移動速度は、上記実施の形態において説明したように等速であってもよいし、あるいは移動中に変化するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、入力パネル１０が液晶デジタイザにより構成されるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ブラウン管を利用したデジタイザなどの他の表示機構を有するデジタイザにより入力パネル１０が構成されるようにしてもよい。ただし、被験者が取り扱いやすいように入力パネル１０の小型化を考慮すれば、近年において小型化技術の発達が著しい液晶デジタイザを利用するのが好ましい。
【００６３】
また、本実施の形態では、図６に示したように、表示画面１１に、評価結果一覧として「評価結果」および「判定結果」を表示するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、「評価結果」や「判定結果」と共に、これらに基づいて作成された統計図を表示するようにしてもよい。この統計図としては、例えば、マークＭの移動距離を横軸とし、移動軌道Ｋに対する追跡軌道Ｔのずれ量を縦軸とした、ずれ量の推移を表すグラフなどが挙げられる。
【００６４】
また、本実施の形態では、表示画面１１に表示される評価結果一覧に文字（Ａ）からなる「判定結果」を含ませるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、被験者がＡ〜Ｅなどの抽象的な文字からその意味する判定内容を理解しにくい場合には、その抽象的な文字からなる判定結果に代えて、評価結果の優劣を０点〜１００点の点数で表した数値結果を含ませるようにしてもよいし、あるいは判定結果の内容を文章化した判定コメントを含ませるようにしてもよい。この判定コメントとしては、例えば、「年齢に応じた運動機能です」や「少し震えがあります」などが挙げられる。
【００６５】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０により評価された被験者の上肢運動機能の評価結果一覧を入力パネル１０の表示画面１１に表示するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、評価用コンピュータ３０に搭載されたスピーカーを通じて評価結果一覧の内容を音声で出力するようにしてもよいし、あるいは評価用コンピュータ３０に出力用のプリンタを接続し、このプリンタから評価結果一覧の内容が印字された評価用紙を出力するようにしてもよい。もちろん、これらの評価結果一覧の表示，音声出力，用紙出力を全て行うようにしてもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、被験者の上肢運動機能を評価するに際し、入力パネル１０の表示画面１１に、円形の移動軌道Ｋ上を移動する１種類のマークＭのみを表示するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、２種類以上のマークＭを連続的に表示するようにしてもよい。具体的には、例えば、特定のサイズの円形の移動軌道Ｋ上を移動するマークＭを表示したのち、引き続き異なるサイズの円形の移動軌道Ｋ上を移動する他のマークＭを表示するようにしてもよい。もちろん、各マークＭの移動軌道Ｋのパターン形状は円形に限らず、互いに同一のパターン形状であってもよいし、あるいは互いに異なるパターン形状であってもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、被験者がマークＭを追跡するための用具としてスタイラスペン１２を使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、スタイラスペン１２に代えて、キーボード，マウス，スティック，タブレット，トラックボールなどを使用するようにしてもよい。これらのいずれのポインティングデバイスを使用した場合においても、スタイラスペン１２を使用した場合と同様にマークＭを追跡することができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０とインターネット５０を介して接続されたサーバコンピュータ６０がデータベースサーバとして機能するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、評価用コンピュータ３０自体がデータベースサーバとして機能するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では、評価用コンピュータ３０とサーバコンピュータ６０とを通信可能に接続させるための「通信網」としてインターネット５０を用いるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、インターネット５０に代えて、例えば、イントラネットやエクストラネット、有線電話回線（例えばアナログ回線およびＩＳＤＮ回線等）またはブルートゥースなどの通信媒体網などを用いるようにしてもよい。もちろん、上記列挙した「通信網」を２つ以上併用するようにしてもよい。いずれの通信網を用いた場合においても、インターネット５０を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。具体的には、運動機能評価システム１００およびこれを使用した運動機能評価方法に関する詳細は、必ずしも上記実施の形態において説明したものに限られるものではなく、マーク追跡作業を通じて一定の評価ロジックに基づいて被験者の上肢運動機能を評価することにより、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することが可能な限り、自由に変更可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の運動機能評価システムによれば、追跡用のマークを含む画像情報を表示するための表示画面を有する表示手段と、表示画面に接触させつつマークを追跡するために使用される追跡手段と、追跡手段によるマークの追跡状況を検出する検出手段と、検出手段により検出されたマークの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する評価手段とを備えるようにしたので、被験者によるマークの追跡運動機能が一定の評価ロジックに基づいて評価され、これにより評価基準が確立される。したがって、被験者の上肢運動機能を客観的かつ定量的に評価することができる。さらに、被験者の上肢運動機能を評価する際に、追跡手段を使用した簡単な上肢運動しか要しないため、検査時における被験者の運動負荷を軽減させることができる。また、装置を小型化し、かつ安価にすることができる。
【００７３】
特に、本発明の運動機能評価システムでは、評価項目データを基準評価項目データと比較し、その比較結果に基づいて被験者の上肢運動機能の評価を行うようにすれば、上肢運動機能の評価処理が、常に１つの基準評価項目データを基準として行われる。したがって、この基準評価項目データに基づいて、評価基準を確立することができる。
【００７４】
また、本発明の運動機能評価システムでは、通信手段を介して評価結果を含む情報を外部と送受信可能とすれば、外部と情報を提供し合うことにより、例えば基準評価項目データなどの情報を外部と共有することができる。
【００７５】
また、本発明の運動機能評価システムでは、統括管理装置において評価結果を収集して蓄積することにより上肢運動機能の評価に関するデータベースを構築するようにすれば、統括管理装置においてデータベースに基づく有用な情報（例えば過去の評価項目データに基づいて算出された新規な基準評価項目データ等）を作成可能となり、この有用な情報を利用すれば、上肢運動機能の評価ロジックに過去の評価結果の解析結果が反映される。したがって、上肢運動機能の評価に関する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る運動機能評価システムの概略構成を表す図である。
【図２】図１に示した運動機能評価システムのブロック構成を表すブロック図である。
【図３】入力パネルの表示画面に表示される表示画像（マーク）を説明するための図である。
【図４】図３に続く表示画像を説明するための図である。
【図５】図４に続く表示画像を説明するための図である。
【図６】入力パネルの表示画面に表示される表示画像（評価結果一覧）を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る運動機能評価システムの動作の流れを説明するための流れ図である。
【図８】入力パネルの表示画面に表示される表示画像（マーク）の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…入力パネル、１１…表示画面、１２…スタイラスペン、１３…マーク表示手段、１４…評価結果表示手段、２０…接続ケーブル、３０…評価用コンピュータ、３１…マーク表示信号出力手段、３２…マーク情報記憶手段、３３…検出手段、３４…評価手段、３５…基準評価項目データ記憶手段、３６…評価結果記憶手段、３７，６３…通信手段、４０…通信ケーブル、５０…インターネット、６０…サーバコンピュータ、６１…データ収集手段、６２…データ記憶手段、１００…運動機能評価システム、１１０…運動機能評価ネットワーク、Ｄ…評価結果データ、Ｋ…移動軌道、Ｍ…マーク、Ｐ１…評価項目データ、Ｐ２…基準評価項目データ、Ｓ…マーク表示信号、Ｔ…追跡軌道。
Claims (9)
- 被験者の上肢運動機能を評価するための運動機能評価システムであって、
追跡用のマークを含む画像情報を表示するための表示画面を有する表示手段と、
前記表示画面に接触させつつ前記マークを追跡するために使用される追跡手段と、
前記追跡手段による前記マークの追跡状況を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記マークの追跡状況に基づいて被験者の上肢運動機能を評価する評価手段と
を備えたことを特徴とする運動機能評価システム。 - 前記マークは、直線、曲線、円および多角形を含む群のうちの少なくとも１つを含んで構成される移動軌道に沿って移動する
ことを特徴とする請求項１記載の運動機能評価システム。 - さらに、
前記評価手段により評価された評価結果を記憶する記憶手段
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の運動機能評価システム。 - 前記検出手段が、前記追跡手段による追跡軌道と共に、前記表示画面に対する前記追跡手段の接触圧を検出し、
前記評価手段が、前記マークの移動軌道に対する追跡軌道のずれ量、その追跡軌道のずれ傾向、および前記追跡手段の接触圧を含む評価項目データを、各評価項目を評価するための指標としての基準評価項目データと比較し、その比較結果に基づいて上肢運動機能の評価を行う
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の運動機能評価システム。 - 前記基準評価項目データは、健常者による前記マークの追跡状況に基づいて設定されたものである
ことを特徴とする請求項４記載の運動機能評価システム。 - 前記追跡手段は、スタイラスペンである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の運動機能評価システム。 - 前記検出手段および前記評価手段は、コンピュータである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の運動機能評価システム。 - さらに、
通信網を介して、前記評価手段により評価された評価結果を含む情報を外部と送受信するための通信手段
を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の運動機能評価システム。 - 前記通信手段により前記通信網を介して統括管理装置と接続されており、
前記統括管理装置は、前記評価手段により評価された評価結果を収集して蓄積することにより、上肢運動機能の評価に関するデータベースを構築する機能を有するものである
ことを特徴とする請求項８記載の運動機能評価システム。
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