JP5804063B2 - リハビリ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、リハビリ装置に関し、さらに詳細には脳卒中の後遺症等により身体の一部が麻痺した患者(被検者)のリハビリのためのリハビリ装置に関する。
近年、脳の活動状況を観察するために、光を用いて簡便に非侵襲で測定する光脳機能イメージング装置が開発されている。このような光脳機能イメージング装置では、被検者の頭皮表面上に配置した送光プローブにより、異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3(例えば、780nmと805nmと830nm)の近赤外光を脳に照射するとともに、頭皮表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された各波長λ1、λ2、λ3の近赤外光の強度(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をそれぞれ検出する。
そして、このようにして得られた受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式(1)(2)(3)に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている(例えば、非特許文献1参照)。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を算出している。
A(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
A(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
A(λ3)=EO(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]・・・(3)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
そして、このようにして得られた受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式(1)(2)(3)に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている(例えば、非特許文献1参照)。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を算出している。
A(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
A(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
A(λ3)=EO(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]・・・(3)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
ここで、送光プローブと受光プローブとの間の距離(チャンネル)と、測定部位との関係について説明する。図4(a)は、一対の送光プローブ及び受光プローブと、測定部位との関係を示す断面図であり、図4(b)は、図4(a)の平面図である。
送光プローブ12が被検者の頭皮表面の送光点Tに押し当てられるとともに、受光プローブ13が被検者の頭皮表面の受光点Rに押し当てられる。そして、送光プローブ12から光を照射させるとともに、受光プローブ13に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭皮表面の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭皮表面の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点Mから、送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検者の測定部位Sに関する受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られるとしている。
送光プローブ12が被検者の頭皮表面の送光点Tに押し当てられるとともに、受光プローブ13が被検者の頭皮表面の受光点Rに押し当てられる。そして、送光プローブ12から光を照射させるとともに、受光プローブ13に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭皮表面の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭皮表面の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点Mから、送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検者の測定部位Sに関する受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られるとしている。
また、光脳機能イメージング装置では、脳の複数箇所の測定部位に関するオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])をそれぞれ測定するために、例えば、近赤外分光分析計等が利用されている(例えば、特許文献1参照)。
図5は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計101は、直方体形状の筐体11を有する。
筐体11の内部には、光を出射する光源2と、光源2を駆動する光源駆動機構4と、光を検出する光検出器3と、A/D(A/Dコンバータ)5と、送受光用制御部21と、解析用制御部122と、メモリ23とを備える。また、筐体11の外部には、64個の送光プローブ12と、64個の受光プローブ13と、64本の送光用光ファイバ14と、64本の受光用光ファイバ15と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
図5は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計101は、直方体形状の筐体11を有する。
筐体11の内部には、光を出射する光源2と、光源2を駆動する光源駆動機構4と、光を検出する光検出器3と、A/D(A/Dコンバータ)5と、送受光用制御部21と、解析用制御部122と、メモリ23とを備える。また、筐体11の外部には、64個の送光プローブ12と、64個の受光プローブ13と、64本の送光用光ファイバ14と、64本の受光用光ファイバ15と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
光源駆動機構4は、送受光用制御部21から入力された駆動信号により光源2を駆動する。光源2は、例えば、異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光を出射することができる半導体レーザLD1、LD2、LD3等である。
光検出器3は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力する検出器であり、例えば、光電子増倍管等である。
光検出器3は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力する検出器であり、例えば、光電子増倍管等である。
送光用光ファイバ14と受光用光ファイバ15とは、直径2mm、長さ2m〜10mの管状であり、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が、内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
1本の送光用光ファイバ14は、1個の送光用プローブ12と、光源2の1個の半導体レーザLD1、LD2、LD3とを設定長さ(2m〜10m)で離れるように両端部に接続している。
1本の受光用光ファイバ15は、1個の受光用プローブ13と、光検出器3の1個の光電子増倍管とを設定長さ(2m〜10m)で離れるように両端部に接続している。
1本の送光用光ファイバ14は、1個の送光用プローブ12と、光源2の1個の半導体レーザLD1、LD2、LD3とを設定長さ(2m〜10m)で離れるように両端部に接続している。
1本の受光用光ファイバ15は、1個の受光用プローブ13と、光検出器3の1個の光電子増倍管とを設定長さ(2m〜10m)で離れるように両端部に接続している。
このような近赤外分光分析計101においては、64個の送光プローブ12と64個の受光プローブ13とを所定の配列で被検者の頭皮表面に接触させるために、ホルダ(送受光部)30が使用される。図2は、64個の送光プローブと64個の受光プローブとが挿入されるホルダ30の一例を示す平面図である。
送光プローブ12T1〜12T64と受光プローブ13R1〜13R64とは、縦方向に16個と横方向に16個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ12と受光プローブ13とのプローブ間隔が一定となり、頭皮表面から特定の深度となる受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)を得ている。なお、一般的にチャンネルを30mmとしたものが用いられ、チャンネルが30mmである場合には、チャンネルの中点からの深度15mm〜20mmの受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られると考えられている。すなわち、頭皮表面から深度15mm〜20mmの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)を得ている。
送光プローブ12T1〜12T64と受光プローブ13R1〜13R64とは、縦方向に16個と横方向に16個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ12と受光プローブ13とのプローブ間隔が一定となり、頭皮表面から特定の深度となる受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)を得ている。なお、一般的にチャンネルを30mmとしたものが用いられ、チャンネルが30mmである場合には、チャンネルの中点からの深度15mm〜20mmの受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られると考えられている。すなわち、頭皮表面から深度15mm〜20mmの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)を得ている。
送受光用制御部21は、メモリ23に記憶された制御テーブルに基づいて、所定の時間に、1個の送光プローブ12に光を送光する駆動信号を光源駆動機構4に出力するとともに、受光プローブ13で受光された受光信号(受光量情報)を光検出器3で検出させる。
その結果、図2に示すように平面視すると、合計232個(S1〜S232)の受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)の収集が行なわれる。
そして、解析用制御部122は、合計232個の受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)に基づいて、関係式(1)(2)(3)を用いて、各波長(オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長)の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を求めている。
その結果、図2に示すように平面視すると、合計232個(S1〜S232)の受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)の収集が行なわれる。
そして、解析用制御部122は、合計232個の受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)に基づいて、関係式(1)(2)(3)を用いて、各波長(オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長)の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を求めている。
ところで、近年、脳卒中の後遺症等により麻痺した患者の麻痺部分(身体の一部)を効果的に回復させるための方法や装置に関して研究が進められている。そこで、患者の脳のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb](脳測定データ)等を得ることができる近赤外分光分析計101を具備したリハビリ装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
これにより、患者がリハビリを行う際に、リハビリ装置がオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]等に基づいて、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動を患者の脳が想起できているか否かを判定することで、患者の脳が脳活動を想起できていることや、患者の脳が脳活動を想起できている程度をグラフで表示することが実行されている。
これにより、患者がリハビリを行う際に、リハビリ装置がオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]等に基づいて、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動を患者の脳が想起できているか否かを判定することで、患者の脳が脳活動を想起できていることや、患者の脳が脳活動を想起できている程度をグラフで表示することが実行されている。
Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters, NeuroImage 18, 865-879, 2003
しかし、リハビリを行う際に、リハビリの対象とする運動内容に対応した脳活動を患者の脳に想起させようとしても、患者は麻痺部分を長い間動かしていなかったため、リハビリ対象の運動内容(麻痺部分の運動)に対応しない体動(麻痺部分とは異なる頭部や腕等の体動)を起こしてしまうことがあった。そのため、脳測定データに、リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動(麻痺部分とは異なる頭部や腕等の体動)に起因するアーティファクトや雑音が入ることがあり、リハビリ装置の判定結果が正確でないことがあった。
そこで、本発明は、被検者がリハビリの対象とする運動内容に対応しない体動(麻痺部分とは異なる頭部や腕等の体動)を起こした場合に警告することにより、アーティファクトや雑音が入らない正確な脳測定データを取得することができ、被検者が効果的にリハビリを行うことができるリハビリ装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、被検者がリハビリの対象とする運動内容に対応しない体動(麻痺部分とは異なる頭部や腕等の体動)を起こした場合に警告することにより、アーティファクトや雑音が入らない正確な脳測定データを取得することができ、被検者が効果的にリハビリを行うことができるリハビリ装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明のリハビリ装置は、被検者の頭皮表面に配置される頭部装着部と、前記頭部装着部を制御することで、脳活動に関する脳測定データを得る脳測定データ取得部と、前記脳測定データに基づいて、リハビリの対象とする麻痺部分の運動内容に対応する脳活動を前記被検者の脳が想起できているか否かを判定する判定部と備えるリハビリ装置であって、前記麻痺部分以外となる前記被検者の身体の一部に取り付けられるモーションセンサと、前記モーションセンサから前記被検者の身体の一部の体動に関する体測定データを得る体測定データ取得部と、前記体測定データに基づいて、前記リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動があると検知したときには、前記被検者の身体の一部の体動を停止させるように警告する警告部とを備えるようにしている。
本発明のリハビリ装置によれば、被検者がリハビリを行う前に、頭部装着部を被検者の頭皮表面に配置する。また、モーションセンサを、麻痺部分(例えば手)とは異なる被検者の身体の一部(例えば頭)に取り付ける。そして、被検者は、リハビリとして行う麻痺部分の運動内容(手の運動)を想起する。このとき、脳測定データ取得部は、頭部装着部から脳活動に関する脳測定データを得ていくとともに、体測定データ取得部は、モーションセンサから被検者の身体の一部(頭)の体動に関する体測定データを得ていく。これにより、警告部は、リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動(手でなく頭の運動)があると検知したときには、被検者の身体の一部(頭)の体動を停止させるように警告する。その結果、被検者は、身体の一部(頭)が体動していることを理解して、身体の一部(頭)の体動を停止させることができる。
一方、警告部は、リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動(手でなく頭の運動)がないときには、警告しないため、被検者は、リハビリの対象とする運動内容(手の運動)を想起し続けることになる。
以上のように、本発明のリハビリ装置によれば、アーティファクトや雑音が入らない正確な脳測定データを取得することができ、被検者は効果的にリハビリを行うことができる。
一方、警告部は、リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動(手でなく頭の運動)がないときには、警告しないため、被検者は、リハビリの対象とする運動内容(手の運動)を想起し続けることになる。
以上のように、本発明のリハビリ装置によれば、アーティファクトや雑音が入らない正確な脳測定データを取得することができ、被検者は効果的にリハビリを行うことができる。
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
また、本発明のリハビリ装置は、前記運動内容は、前記被検者の麻痺部分である手を動かすものであり、前記モーションセンサは、前記被検者の頭部に取り付けられるようにしてもよい。
さらに、本発明のリハビリ装置は、前記頭部装着部は、前記頭皮表面に配置される少なくとも一つの送光プローブと、前記頭皮表面に配置される少なくとも一つの受光プローブとを有する送受光部であり、前記脳測定データ取得部は、前記送光プローブが前記頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが前記頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、前記脳測定データを得るようにしてもよい。
また、本発明のリハビリ装置は、前記運動内容は、前記被検者の麻痺部分である手を動かすものであり、前記モーションセンサは、前記被検者の頭部に取り付けられるようにしてもよい。
さらに、本発明のリハビリ装置は、前記頭部装着部は、前記頭皮表面に配置される少なくとも一つの送光プローブと、前記頭皮表面に配置される少なくとも一つの受光プローブとを有する送受光部であり、前記脳測定データ取得部は、前記送光プローブが前記頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが前記頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、前記脳測定データを得るようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
図1は、本発明の一実施形態であるリハビリ装置の構成を示すブロック図である。なお、近赤外分光分析計101と同様のものについては、同じ符号を付している。
リハビリ装置1は、直方体形状の筐体11を有する。筐体11の内部には、光を出射する光源2と、光源2を駆動する光源駆動機構4と、光を検出する光検出器3と、A/D(A/Dコンバータ)5、42と、送受光用制御部(脳測定データ取得部)21と、解析用制御部(判定部)22と、モーションセンサ制御部(体測定データ取得部)31と、警告部32と、メモリ23とを備えるとともに、筐体11の外部には、64個の送光プローブ12と、64個の受光プローブ13と、64本の送光用光ファイバ14と、64本の受光用光ファイバ15と、モーションセンサ41と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
また、リハビリ装置1は、図2に示すようなホルダ30を備えている。
リハビリ装置1は、直方体形状の筐体11を有する。筐体11の内部には、光を出射する光源2と、光源2を駆動する光源駆動機構4と、光を検出する光検出器3と、A/D(A/Dコンバータ)5、42と、送受光用制御部(脳測定データ取得部)21と、解析用制御部(判定部)22と、モーションセンサ制御部(体測定データ取得部)31と、警告部32と、メモリ23とを備えるとともに、筐体11の外部には、64個の送光プローブ12と、64個の受光プローブ13と、64本の送光用光ファイバ14と、64本の受光用光ファイバ15と、モーションセンサ41と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
また、リハビリ装置1は、図2に示すようなホルダ30を備えている。
ここで、本実施形態では、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動を患者(被検者)の脳が想起できているかを決定するために、脳測定データとして異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光で計測されるオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を利用する。また、患者は、リハビリの対象とする運動内容として、脳卒中の後遺症等により麻痺した手(身体の一部)をグーとパーとに交互にする動作を想起するとともに、想起することによって麻痺した手をグーとパーとに交互にする動作を行うこととする。
そこで、メモリ23には、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動を示す脳測定データが、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動が想起されたか否かを判定するための判定用データとして予め記憶されている。判定用データは、例えば、健康な被検者がリハビリの対象とする運動内容を行ったときに、各脳座標位置における、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を計測することにより、特徴がある脳座標位置(x、y、z)におけるオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を記憶させたものである。
例えば、健康な被検者が手をグーとパーとに交互にする動作を行った場合に、脳座標位置(x1、y1、z1)に特徴があると判断したときには、脳座標位置(x1、y1、z1)におけるオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を、手をグーとパーとに交互にする動作を行うときに得られる脳測定データとして記憶させておく。なお、脳座標位置(x、y、z)は、タライニック座標やMNI(エムニ)座標で示される値である。
例えば、健康な被検者が手をグーとパーとに交互にする動作を行った場合に、脳座標位置(x1、y1、z1)に特徴があると判断したときには、脳座標位置(x1、y1、z1)におけるオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を、手をグーとパーとに交互にする動作を行うときに得られる脳測定データとして記憶させておく。なお、脳座標位置(x、y、z)は、タライニック座標やMNI(エムニ)座標で示される値である。
解析用制御部22は、患者がリハビリを行う際には、合計232個の受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)に基づいて、関係式(1)(2)(3)を用いて、各波長(オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長)の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を求める。さらに、解析用制御部22は、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb](脳測定データ)等に基づいて、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できているか否かを判定する。
例えば、脳座標位置(x、y、z)において、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値と、判定用データの値とを比較して、脳測定データの値が判定用データの値にどの程度近いかを判定する。このとき、脳測定データの値が判定用データの所定の範囲に入ったときには、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できているとする。そして、解析用制御部22は、モニタ画面26aに判定結果を示す画像表示を行う。これにより、患者は、判定結果を観察しながら効果的にリハビリを行うことができる。
例えば、脳座標位置(x、y、z)において、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値と、判定用データの値とを比較して、脳測定データの値が判定用データの値にどの程度近いかを判定する。このとき、脳測定データの値が判定用データの所定の範囲に入ったときには、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できているとする。そして、解析用制御部22は、モニタ画面26aに判定結果を示す画像表示を行う。これにより、患者は、判定結果を観察しながら効果的にリハビリを行うことができる。
さらに、本実施形態では、アーティファクトや雑音が入らない正確な脳測定データによって得られた判定結果が示されるように、麻痺部分(例えば手)とは異なる患者の身体の一部(例えば、頭部や腕等)に取り付けられるためのモーションセンサ41を備える。モーションセンサ41は、動きを示す体測定データBを検出することにより、体測定データBをA/D42を介してモーションセンサ制御部31に出力するものであり、例えば、3軸加速度センサ・3軸ジャイロセンサの6軸モーションセンサ等である。
モーションセンサ制御部31は、患者がリハビリを行う際には、モーションセンサ41で検出された体測定データBを所定の時間間隔(例えば、1秒間隔)で取得していく制御を行う。
モーションセンサ制御部31は、患者がリハビリを行う際には、モーションセンサ41で検出された体測定データBを所定の時間間隔(例えば、1秒間隔)で取得していく制御を行う。
警告部32は、患者がリハビリを行う際には、体測定データBに基づいて、リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動があると検知したときには、患者の身体の一部の体動を停止させるように警告する制御を行う。例えば、モーションセンサ41が患者の頭部に取り付けられ、患者が手をグーとパーとに交互にする動作を想起したにもかかわらず、体測定データBが閾値を超えたときには、モニタ画面26aに「頭を動かしてはいけない」と画像表示を行う。一方、体測定データBが閾値以下であるときには、モニタ画面26aに警告を示す画像表示を行わない。
ここで、リハビリ装置1により患者がリハビリを行うリハビリ方法について説明する。図3は、リハビリ方法の一例について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS101の処理において、医師等は患者の頭皮表面にホルダ30を配置するとともに、患者の頭部(麻痺部分(手)とは異なる身体の一部)にモーションセンサ41を取り付ける。
次に、ステップS102の処理において、患者に、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)を想起させるように指示する。
まず、ステップS101の処理において、医師等は患者の頭皮表面にホルダ30を配置するとともに、患者の頭部(麻痺部分(手)とは異なる身体の一部)にモーションセンサ41を取り付ける。
次に、ステップS102の処理において、患者に、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)を想起させるように指示する。
次に、ステップS103の処理において、送受光用制御部21は、メモリ23に記憶された制御テーブルに基づいて、所定の時間に、1個の送光プローブ12に光を送光する駆動信号を光源駆動機構4に出力するとともに、受光プローブ13で受光された受光信号(脳測定データ)を光検出器3で検出させる。
次に、ステップS103の処理を実行すると同時に、ステップS104の処理において、モーションセンサ制御部31は、モーションセンサ41で検出された体測定データBを取得する。
次に、ステップS105の処理において、警告部32は、体測定データBに基づいて、頭の運動(リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動)があるか否かを判定する。頭の運動(リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動)がないと判定したときには、ステップS106の処理において、解析用制御部22は、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb](脳測定データ)等に基づいて、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できているか否かを判定する。
次に、ステップS103の処理を実行すると同時に、ステップS104の処理において、モーションセンサ制御部31は、モーションセンサ41で検出された体測定データBを取得する。
次に、ステップS105の処理において、警告部32は、体測定データBに基づいて、頭の運動(リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動)があるか否かを判定する。頭の運動(リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動)がないと判定したときには、ステップS106の処理において、解析用制御部22は、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb](脳測定データ)等に基づいて、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できているか否かを判定する。
手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できていると判定したときには、ステップS107の処理において、解析用制御部22は、モニタ画面26aに警告を示す画像表示を行わず、「上手く想起できている」ことを示す画像表示を行う。
一方、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できていないと判定したときには、ステップS108の処理において、解析用制御部22は、モニタ画面26aに「想起できていない」ことを示す画像表示を行う。
一方、手をグーとパーとに交互にする動作(リハビリの対象とする運動内容)に対応する脳活動を患者の脳が想起できていないと判定したときには、ステップS108の処理において、解析用制御部22は、モニタ画面26aに「想起できていない」ことを示す画像表示を行う。
一方、ステップS105の処理において、頭の運動(リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動)があると判定したときには、ステップS109の処理において、警告部32は、頭の運動(リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動)を停止させるように、モニタ画面26aに警告を示す画像表示を行う。
そして、ステップS107の処理かステップS108の処理かステップS109の処理かのいずれかの処理を実行した後には、ステップS110の処理において、患者がリハビリを行うことを続けるか否かを判断する。患者がリハビリを行うことを続けると判断したときには、ステップS102の処理に戻る。つまり、患者がリハビリを行うことを止めると判断するまで、ステップS102〜ステップS110の処理は繰り返される。
一方、患者がリハビリを行うことを止めると判断したときには、本フローチャートを終了させる。
そして、ステップS107の処理かステップS108の処理かステップS109の処理かのいずれかの処理を実行した後には、ステップS110の処理において、患者がリハビリを行うことを続けるか否かを判断する。患者がリハビリを行うことを続けると判断したときには、ステップS102の処理に戻る。つまり、患者がリハビリを行うことを止めると判断するまで、ステップS102〜ステップS110の処理は繰り返される。
一方、患者がリハビリを行うことを止めると判断したときには、本フローチャートを終了させる。
以上のように、リハビリ装置1によれば、アーティファクトや雑音が入らない正確な脳測定データを取得することができ、患者は効果的にリハビリを行うことができる。
<他の実施形態>
(1)上述したリハビリ装置1では、64個の送光プローブ12と64個の受光プローブ13とを有するホルダ30を示したが、異なる数、例えば9個の送光プローブと9個の受光プローブとを有するホルダとしてもよい。
(2)上述したリハビリ装置1では、脳測定データとして異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光で計測されるオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を利用する構成を示したが、脳波計(EEG)等により取得された脳測定データを利用する構成としてもよい。
(1)上述したリハビリ装置1では、64個の送光プローブ12と64個の受光プローブ13とを有するホルダ30を示したが、異なる数、例えば9個の送光プローブと9個の受光プローブとを有するホルダとしてもよい。
(2)上述したリハビリ装置1では、脳測定データとして異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光で計測されるオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])の値を利用する構成を示したが、脳波計(EEG)等により取得された脳測定データを利用する構成としてもよい。
(3)上述したリハビリ装置1では、1個のモーションセンサ41を患者の頭部に取り付ける構成を示したが、患者の腕に取り付けてもよく、さらに複数個のモーションセンサ41を患者の腕や足に取り付ける構成としてもよい。
(4)上述したリハビリ装置1では、脳測定データの値が判定用データの所定の範囲に入ったときには、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動を患者の脳が想起できているとする構成を示したが、患者の脳が脳活動を想起できている程度をグラフで表示する構成としてもよい。
(4)上述したリハビリ装置1では、脳測定データの値が判定用データの所定の範囲に入ったときには、リハビリの対象とする運動内容に対応する脳活動を患者の脳が想起できているとする構成を示したが、患者の脳が脳活動を想起できている程度をグラフで表示する構成としてもよい。
本発明は、脳卒中の後遺症等により身体の一部が麻痺した患者(被検者)のリハビリのためのリハビリ装置に利用することができる。
1: リハビリ装置
12: 送光プローブ
13: 受光プローブ
21: 送受光部制御部(脳測定データ取得部)
22: 解析用制御部(判定部)
30: ホルダ(頭部装着部)
31: モーションセンサ制御部(体測定データ取得部)
32: 警告部
41: モーションセンサ
T: 送光点
R: 受光点
M: 計測点
12: 送光プローブ
13: 受光プローブ
21: 送受光部制御部(脳測定データ取得部)
22: 解析用制御部(判定部)
30: ホルダ(頭部装着部)
31: モーションセンサ制御部(体測定データ取得部)
32: 警告部
41: モーションセンサ
T: 送光点
R: 受光点
M: 計測点
Claims (3)
- 被検者の頭皮表面に配置される頭部装着部と、
前記頭部装着部を制御することで、脳活動に関する脳測定データを得る脳測定データ取得部と、
前記脳測定データに基づいて、リハビリの対象とする麻痺部分の運動内容に対応する脳活動を前記被検者の脳が想起できているか否かを判定する判定部と備えるリハビリ装置であって、
前記麻痺部分以外となる前記被検者の身体の一部に取り付けられるモーションセンサと、
前記モーションセンサから前記被検者の身体の一部の体動に関する体測定データを得る体測定データ取得部と、
前記体測定データに基づいて、前記リハビリの対象とする運動内容に対応しない体動があると検知したときには、前記被検者の身体の一部の体動を停止させるように警告する警告部とを備えることを特徴とするリハビリ装置。 - 前記運動内容は、前記被検者の麻痺部分である手を動かすものであり、
前記モーションセンサは、前記被検者の頭部に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のリハビリ装置。 - 前記頭部装着部は、前記頭皮表面に配置される少なくとも一つの送光プローブと、前記頭皮表面に配置される少なくとも一つの受光プローブとを有する送受光部であり、
前記脳測定データ取得部は、前記送光プローブが前記頭皮表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが前記頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、前記脳測定データを得ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のリハビリ装置。
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