JP6760986B2 - 遠隔リハビリ分析装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、遠隔リハビリ分析装置およびその方法に関する。より詳細には、使用者が遠隔でリハビリ運動を遂行すれば、その結果を分析して使用者またはリハビリ運動管理者に分析情報を提供する装置およびその方法に関する。

近年、高齢化社会の到来で脳卒中使用者が増加し、交通事故で脊髄損傷使用者が増加しており、様々な疾病によってリハビリ治療が必要な患者が増加している。

しかし、リハビリ患者の長期入院治療と看病等は、家族の扶養負担を加重させ、後遺症と合併症に関連して必要とされる個人的社会的コストを増加させている。特に、多くの慢性リハビリ患者は、深刻な機能障害を維持したまま退院して家庭で通院治療を受けるようになる。

それでも、通院治療を受けている慢性リハビリ患者は、病院治療以外の時間の間看護してもらえる専門人材の不足と家族の看護およびリハビリに関する知識不足でリハビリ治療が非常に難しい実情である。このような慢性リハビリ患者の治療回数制限と社会的、経済的コストの負担を解決できる方法として遠隔リハビリ（ｔｅｌｅ−ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ）が試みられている。

遠隔リハビリとは、医療施設から距離によってリハビリ医療サービスを受けにくい患者と、家庭での治療を所望する患者に遠隔で包括的なリハビリ医療サービスを提供することをいう。特に、保護者のいない患者や通院が難しい患者は、リハビリ治療に困難を感じるようになるが、遠隔リハビリは、このような患者に機器装置と通信網を活用して効果的なリハビリ治療を提供することができる。

既存のリハビリ運動を遠隔で管理するにあたって、ほとんどはリハビリ運動コンテンツ（イメージ、映像）等を提供して家庭内で遂行できる運動方法を知らせ、画像を通して運動相談および処方を遂行している。これは、患者の家庭内に比較的に簡単なシステムの構築を通して運動管理が可能であるという長所を有するが、患者が運動を遂行したか否かの確認および多くの対象者への体系的な管理に困難がある。

近年、遠隔リハビリには、３次元映像測定装置を利用して仮想現実を具現し、運動姿勢測定を通してプログラムを用いた運動ガイドおよび管理を遂行して様々な疾患等に遠隔リハビリが臨床的に効果的であることを証明している。しかし、このような方法は、家庭内の遠隔リハビリを遂行するにあたって高価なシステム構築費が必要とされるということからリハビリコストの負担を加重させ得る。

そこで、家庭内で遠隔リハビリを遂行する場合に、安価なシステムでも容易にリハビリを分析し、モニタリングできるシステムへの要求が次第に大きくなっている。

本発明が解決しようとする課題は、遠隔リハビリ分析装置およびその方法を提供することである。

本発明が解決しようとする課題は、以上において言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。

前記技術的課題を解決するための本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法は、遠隔リハビリ分析装置が、第１リハビリ運動の指定された遂行回数と使用者が実際に遂行した回数に基づいて、指定された遂行回数をどのくらい達成したかを示す遂行回数の完了度を演算するステップ；前記遠隔リハビリ分析装置が、前記第１リハビリ運動を前記使用者が繰り返して遂行する間、各回別に必要とされた遂行時間に基づいて、前記第１リハビリ運動を規則的に繰り返して遂行したかを示す変動係数を演算するステップ；および、前記遠隔リハビリ分析装置が、前記遂行回数の完了度および前記変動係数に基づいて、前記使用者が前記第１リハビリ運動を遂行した結果を示す分析結果を生成するステップを含むことができる。

好ましくは、前記遂行回数の完了度を演算するステップは、前記実際に遂行した回数を前記指定された遂行回数で除した値を前記遂行回数の完了度に演算するステップを含むことができる。

好ましくは、前記変動係数を演算するステップは、前記各回別に必要とされた遂行時間の平均と標準偏差を演算するステップ；および、前記標準偏差を前記平均で除した値を前記変動係数に演算するステップを含むことができる。

好ましくは、前記分析結果を生成するステップは、前記遂行回数の完了度を前記変動係数で除した値をリハビリ運動指標に演算するステップを含むことができる。

好ましくは、遠隔リハビリ分析装置が、前記使用者が前記第１リハビリ運動を繰り返して遂行しながら撮影した複数のイメージに基づいて、前記実際に遂行した回数と前記各回別に必要とされた遂行時間を算出するステップを含むことができる。

好ましくは、前記実際に遂行した回数と前記各回別に必要とされた遂行時間を算出するステップは、開始−到達−終了のサイクルを持つ前記第１リハビリ運動を繰り返しながら前記到達時点毎に撮影されたイメージの数を前記実際に遂行した回数に推定するステップ；および、前記複数のイメージの撮影時間の差を前記各回別に必要とされた遂行時間に推定するステップを含むことができる。

好ましくは、前記複数のイメージの類似した程度を示す相関係数に基づいて、前記複数のイメージを、主要動作を撮影したイメージのグループＡと、その他のイメージのグループＢとに分類するステップ；および、前記複数のイメージの数で前記グループＡに属したイメージの数の比率を示す主要動作占有率に基づいて前記分析結果を補正するステップを含むことができる。

好ましくは、前記分析結果を補正するステップは、前記遂行回数の完了度を前記変動係数で除した値に前記主要動作占有率を乗じた値をリハビリ運動指標に演算するステップを含むことができる。

好ましくは、前記リハビリ運動指標が既設定された値を超えた場合、リハビリ運動の管理者に前記第１リハビリ運動よりさらに難易度の高いリハビリ運動を進行することを案内するステップをさらに含むことができる。

好ましくは、前記分析結果を生成するステップは、前記グループＡに属したイメージを一つのイメージに重ねた第１重畳イメージを生成するステップ；および、前記グループＢに属したイメージを一つのイメージに重ねた第２重畳イメージを生成するステップを含むことができる。

前記技術的課題を解決するための本発明の他の実施例に係る遠隔リハビリ分析装置は、第１リハビリ運動を真似することができるようにリハビリ運動コンテンツが再生される表示部；前記リハビリ運動コンテンツを真似する使用者の動きを測定する測定部；および、前記第１リハビリ運動の指定された遂行回数と使用者が実際に遂行した回数に基づいて、指定された遂行回数をどのくらい達成したかを示す遂行回数の完了度を演算し、前記第１リハビリ運動を前記使用者が繰り返して遂行する間、各回別に必要とされた遂行時間に基づいて、前記第１リハビリ運動を規則的に繰り返して遂行したかを示す変動係数を演算し、前記遂行回数の完了度および前記変動係数に基づいて、前記使用者が前記第１リハビリ運動を遂行した結果を示す分析結果を生成する分析部を含むことができる。

本発明を利用すれば、遠隔リハビリを家庭内で遂行するにあたってカメラが搭載された装置を用いた安価なシステムの構築を通して患者のリハビリ運動遂行を分析し、結果情報を運動管理者に伝送することができる。

特に、モバイルコンピュータに搭載されたリハビリ運動コンテンツ（映像ガイド）を通して患者は運動を遂行し、患者に特定動作維持時に音声またはリモコンを通してイベントを発生するように誘導し、特定イベント発生時には、カメラを通したイメージデータおよびイメージ撮影時間を獲得してリハビリ運動を分析することに用いられ得る。

これを通して、使用者は、家庭内で安価なコストで構築された遠隔リハビリ分析装置を通して、病院に訪問しなくてもリハビリを遂行することができる。また、リハビリ運動を遂行した結果を分析して各患者に個別化リハビリ運動を提供し、患者のリハビリを効果的に助けることができる。

本発明の効果は、以上において言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は、下記の記載から通常の技術者に明確に理解され得るだろう。

本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析装置を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析装置の構成をより詳細に説明するための図である。 本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法を説明するための図である。 本発明の一実施例において用いられ得るイメージデータ分析過程を説明するための図である。 本発明の一実施例において用いられ得るイメージデータ分析過程を説明するための図である。 本発明の一実施例において用いられ得るイメージ撮影時間分析過程を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析装置のハードウェア構成図である。

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細に説明しようとする。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。各図面を説明しながら類似した参照符号を類似した構成要素に対して使用した。

第１、第２、Ａ、Ｂ等の用語は、多様な構成要素を説明するのに用いられ得るが、前記構成要素は、前記用語により限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を外れずに第１構成要素は第２構成要素と命名され得、類似するように第２構成要素も第１構成要素と命名され得る。および／またはという用語は、複数の関連した記載の項目の組み合わせまたは複数の関連した記載の項目中のいずれかの項目を含む。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及された時は、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていてもよいが、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解されるべきである。これに対して、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及された時は、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。

本出願において使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明らかに異に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。

異に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。

以下においては、本発明に係る好ましい実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析装置を説明するための図である。

図１を参考にすると、家庭２００内のリハビリ治療が必要な患者を対象に患者自らリハビリ運動ができるように動機付与し、病院１００の医療スタッフがこれをモニタリングできる遠隔リハビリ装置３００が見られる。ここで、装置は、測定部３１０、表示部３２０、分析部（図示しない）、格納部（図示しない）、操作部３３０、通信部（図示しない）を含むことができる。

ここで、測定部３１０は、カメラであってよい。測定部３１０は、使用者がリハビリ運動を繰り返して遂行すれば、それをイメージで撮影する。撮影されたイメージを利用して分析部で分析結果を生成できる。このとき、分析結果は、リハビリ運動の遂行に対する情報を提供するだけでなく、リハビリ運動をスケジューリングするための指標として用いられ得る。これについては、後でより詳細に説明する。

そして、表示部３２０は、ＴＶのようなディスプレイ装置であってよい。表示部３２０を通してリハビリ運動コンテンツを再生し、使用者がそれを真似するように案内できる。このために、表示部３２０と測定部３１０は、近距離に位置することが好ましい。図１の例においては、表示部３２０の上端に測定部３１０が位置している。これを通して、表示部３２０で再生されるリハビリ運動コンテンツを使用者が真似すれば、それを測定部３１０で測定する。

そして、操作部３３０は、リモコンのような使用者が携帯可能な装置であってよい。リモコンの他に無線通信が可能な小型装置を操作部３３０として用いることができる。そして、格納部には、リハビリ運動コンテンツや分析結果が格納され得る。リハビリ運動コンテンツは、通信部を通して別途のサーバからダウンロードできる。また、分析結果は、通信部を通して外部のサーバにアップロードされ得る。

そして、図１には、遠隔リハビリ装置３００がＴＶのような形態で示されているが、場合によっては、スマートフォンで遠隔リハビリ装置３００を構成することができる。例えば、スマートフォンの前面カメラが測定部３１０の代わりとなり、タッチ画面が表示部３２０の代わりとなり、音声認識モジュールやＢＬＥのような別途の無線通信装置が操作部３３０の代わりとなり得る。使用者が音声で「撮影」のような指示をすれば、リハビリ運動を遂行する使用者の撮影が可能である。これについては、後で図１０においてより詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析装置の構成をより詳細に説明するための図である。

図２を参考にすると、リハビリ運動コンテンツを提供するためのサーバ１１０からリハビリ運動コンテンツ（ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ）を家庭２００の遠隔リハビリ装置３００に伝送する。もちろん、後で使用者が遂行したリハビリ運動の結果（ｒｅｓｕｌｔ ｄａｔａ）を遠隔リハビリ装置３００からサーバ１１０に伝送する。

ここで、サーバ１１０は、病院で運営するサーバであってもよく、それとは別に、リハビリ運動コンテンツを管理し、使用者のリハビリ運動遂行結果を分析して病院１００の医療スタッフに提供する企業で運営するサーバであってよい。この場合、病院１００の医療スタッフは、サーバ１１０にＰＣやモバイルを通して接続し、使用者のリハビリ運動を遂行した分析結果を確認することができる。

次に、遠隔リハビリ装置３００においては、表示部３２０を通してサーバ１１０から受信したリハビリ運動コンテンツを使用者に提供し、使用者はそれを見ながらリハビリ運動を真似することができる。このとき、使用者が写真を撮影するための操作部３３０を持ったままリハビリ運動を遂行しながら写真撮影ボタンを選択できる。

または、使用者がリハビリ運動を遂行しながら写真を撮影するために指定された「撮影」のような特定音声を出せば、音声認識を通してリハビリ運動中の写真を自動で撮影できる。このように撮影された写真とサーバ１１０から受信したリハビリ運動コンテンツは、遠隔リハビリ装置３００の格納部（図示しない）に格納され得る。

その中で使用者のリハビリ運動を撮影した写真は、またサーバ１１０に伝送されて使用者のリハビリ運動を分析するための情報として活用され得る。しかし、これよりは、ネットワーク伝送コスト等を考慮して、遠隔リハビリ装置３００で使用者を撮影した写真を分析し、分析した結果だけをサーバ１１０に伝送することがさらに好ましい。

遠隔リハビリ装置３００で使用者を撮影した写真を分析して分析結果を生成する過程については、後で引き続く図面においてより詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法を説明するための図である。

図３を参考にすると、遠隔リハビリ装置３００で測定部３１０に該当するカメラが撮影した写真から２つの情報を得ることができる。一つは、撮影したイメージデータであり、もう一つは、撮影したイメージデータのメタデータに該当するイメージ撮影時間の値である。

イメージデータでは、イメージ間の二次元相関係数（ｃｏｒｒ）を計算して、既設定された値を基準として一次主要動作と二次主要動作とに区分する。図３の例においては、既設定された値として０．８を利用している。即ち、イメージ間の相関係数が０．８以上の非常に類似したイメージを一次主要動作とし、一次主要動作に属するイメージと相関係数が０．８以下のイメージを二次主要動作に区分する。次に、一次主要動作と二次主要動作の重畳イメージを生成し、一次主要動作の数と二次主要動作の数に基づいて遂行回数を推定する。

例えば、脚のリハビリ運動が必要な使用者がリハビリ運動コンテンツに従って、横になって脚を上に持ち上げる運動を１０回繰り返すと仮定してみよう。すると、使用者が脚を最も高く持ち上げた時点毎に写真撮影のためのイベントを発生させることができる。例えば、リモコンの撮影ボタンを押すか、または「撮影」のような音声認識を通して写真撮影を指示することができる。

または、カメラが持続的に使用者の動きを分析しながらリハビリ運動コンテンツと類似した動作になったとき、自動で写真を撮影することができる。ただ、リハビリ運動の場合、使用者の身体的不便さのため毎回リハビリ運動コンテンツと類似するように遂行することが難しいので、映像分析を通して自動で撮影することは難しいという短所がある。

例えば、横になって脚を上に持ち上げる運動を１０回繰り返す場合、最初の５〜６回までは持ち上げるべき最大角度まで持ち上げることができるが、ある程度繰り返し遂行回数が多くなれば、該当角度まで持ち上げることができず、脚を下ろす場合が多い。そのため、使用者の動きを分析して自動で写真を撮るよりは、特定イベント、即ち、リモコンの操作や音声信号が発生した場合に写真を撮ることが好ましい。

次に、イメージの撮影時間は、各イメージが１回のリハビリ運動の遂行を示すので、写真間の時間間隔を求めれば、１回のリハビリ運動を遂行するのに必要とした時間を求めることができる。これに基づいて、遂行時間平均、標準偏差、変動係数のような統計情報を生成する。

このように生成したイメージデータを基盤とした分析情報と、イメージ撮影時間を基盤とした分析情報を使用者に提供する一方、サーバ１１０に伝送してリハビリ運動を管理する管理者、例えば、医療スタッフ、リハビリ療法士等に提供して使用者のリハビリ運動をスケジューリングする指標として提供できる。

図４乃至図５は、本発明の一実施例において用いられ得るイメージデータ分析過程を説明するための図である。

図４を参考にすると、イメージデータを基盤とした分析情報を生成する過程が見られる。先ず、特定イベントによって撮影されたイメージは、２５６ビットのＲＧＢ（ｒｅｄ−ｇｒｅｅｎ−ｂｌｕｅ）形態の行列データで格納部（図示しない）に格納される。そして、格納部に格納されたイメージを利用してイメージ間の二次元相関係数を導出する。

このとき、二次元相関係数（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、Ｃｏｒｒ）を導出する数式は、下記の数１のとおりである。

例えば、Ｒチャンネルの行列データだけを持って相関係数を求めるか、Ｇチャンネルの行列データだけを持って相関係数を求めるか、またはＢチャンネルの行列データだけを持って相関係数を求めることができる。これを通して、全ての色相に基づいて相関係数を求めなくても、少ないリソースを用いて相関係数を求めることができる。

このように導出されたそれぞれの相関係数は、０．８の基準値を通して一次、二次主要動作に区分する。もちろん、この時に用いる０．８の係数は、他の値にも変更が可能である。即ち、相関係数は、適切な値に設定され得る。

図４においては、使用者が脚を持ち上げるリハビリ運動を１０回遂行しながら、脚を最高点まで持ち上げた後、リモコン等を利用して撮影した写真が１０個示されている。それぞれのイメージに対して互いの相関係数を数１によって求めると、図４の下段に表示された表のとおりである。

即ち、グループＡの１番イメージと２番イメージとの間の相関係数は０．９５であり、１番イメージと３番イメージとの間の相関係数は０．９４であり、１番イメージと４番イメージとの間の相関係数は０．９３であり、１番イメージと５番イメージとの間の相関係数は０．９４であり、１番イメージと６番イメージとの間の相関係数は０．９３である。

その下のラインには、２番イメージと３〜６番イメージとの間の相関係数がそれぞれ０．９８、０．９７、０．９９、０．９３と示されている。このように、相互間のイメージの相関係数が既設定された値である０．８以上のイメージを一次主要動作に分類する。これは、図４の上段から見られるように、リハビリ運動コンテンツを使用者が正しく真似したケースに該当する。

それに比して、図４の下段に表示されたグループＢの１番イメージ乃至４番イメージは、グループＡのイメージとの相関係数が既設定された閾値である０．８以下のイメージである。即ち、グループＡの１番イメージは、グループＢの１番イメージと相関係数が０．７４であり、二つのイメージに多少差があるものと照会される。同様に、グループＢの２番イメージとは相関係数が０．７３であり、グループＢの３番イメージとは相関係数が０．７２であり、グループＢの４番イメージとは相関係数が０．７７に該当する。

逆に、グループＢに属したイメージ間の相関係数は、０．８を超えることが見られる。即ち、グループＢの１番イメージは、グループＢの２番イメージと相関係数が０．８８であり、グループＢの３番イメージとは相関係数が０．８５であり、グループＢの４番イメージとは０．９５である。

これは、図４の上段から見られるように、脚を持ち上げるべき１０回のリハビリ運動の中で後で進行された７回（＃７）、８回（＃８）、９回（＃９）、１０回（＃１０）のイメージを撮影する時は、リハビリ運動が大変で使用者がリハビリ運動の最後まで正しく脚を持ち上げることができずに写真を撮ったものと見られる。

このように、使用者が写真を撮影すると、各イメージ間の相関係数を求め、イメージ間の相関係数が既設定された値以上である互いに類似したイメージだけを束ねてグループを分類し、それに属したイメージの数が多いグループを一次主要動作、その残りのグループを二次主要動作に分類する。

即ち、一次主要動作とは、イメージ間の相関性が高く、最も多くの頻度を有するグループのイメージを意味し、二次主要動作は、それ以外の残りのイメージを意味する。図４のように、使用者が撮影した写真の中で１回写真から６回写真までが一次主要動作であるグループＡに分けられ、残りの７回写真から１０回写真までが二次主要動作であるグループＢに分類される。

このように導出された２つの主要動作によるイメージは、それぞれの重畳（ｏｖｅｒｌａｙ）イメージおよびグループ内のイメージ数を示す。重畳イメージは、頻度の高い類似イメージを通して運動管理者が患者の運動遂行中にどのような動作が主に遂行されたかを一目で判別できる長所を有し、２つのグループ内に含まれたイメージ数字を通して各主要動作の遂行回数を判別できる。また、撮影されたイメージの全体数字は、患者に提示された個別化運動の遂行回数の完了度（ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を示すことに用いられる。

図３においてイメージデータに基づいて生成される各主要動作の重畳イメージおよび遂行回数出力のような情報は、このような過程を経て生成される結果データであり、図４の写真に対して結果データをまとめると、図５のように重畳イメージおよび遂行回数を表示することができる。

図５を参考にすると、第１主要動作の回数は６回であり、それを全て重ねると、イメージ間の相関係数が非常に高く、互いに類似したイメージであるので、まるで一つのイメージのように見える。それに比して、第２主要動作の回数は４回であり、それを全て重ねると、脚の高低角度に互いに一定部分差があることが見られる。

また、第１主要動作の回数６回と第２主要動作の回数４回を全て足すと１０回であり、脚を持ち上げるリハビリ運動コンテンツで指定した１０回という数字を使用者が全て遂行したので、遂行回数の完了度（ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｒａｔｅ）は、１００％であることが見られる。

また、第１主要動作の比率を求めると６／１０＝６０％であり、使用者が定められた動作を遂行するにあたって６回程度だけ正しく遂行し、その後には遂行の困難を感じたということが分かる。即ち、全体遂行すべき総回数に対する第１主要動作の回数は、リハビリ運動コンテンツを使用者が遂行するのにどのくらいの難易度を持っているかの指標として活用できる。

ただ、ここでは第１主要動作と第２主要動作の２つのグループにのみリハビリ運動を撮影した写真を分ける場合を説明したが、その他にも、相関係数により束ねられる形態によって２つ以上のグループに分けることもできる。このとき、各グループに属したイメージの数を基準として第１主要動作から第ｎ主要動作に区分できる。

その他にも、各動作を遂行する間に必要とされた時間を考慮して、リハビリ運動コンテンツの難易度が使用者に適切であるかを判断する指標として用いることができる。このとき、必要とされた時間は、各イメージが撮影された時間の差を基準にし得る。これについては、図６と共により詳細に検討する。

図６は、本発明の一実施例において用いられ得るイメージ撮影時間分析過程を説明するための図である。

図６を参考にすると、計１０回の写真を撮影する間、それぞれの時間差を９個の値を求めることが見られる。このとき、各イメージの撮影時間の間の間隔を求めれば、それはつまり該当運動を遂行した遂行時間となる。もちろん、この場合、最初に遂行した１回運動の場合、以前の写真がないので、遂行時間をイメージの撮影時間だけでは求めることができない。

その代わりに、リハビリ運動コンテンツの再生が開始された時間を基準として１番目のイメージが撮影された時間を求めれば、１番目のリハビリ運動を遂行した遂行時間を求めることができる。または、写真を撮影する時に音声認識を利用するように、リハビリ運動コンテンツを再生する時も音声認識を利用して「開始」という音声を出せばコンテンツを再生し、この時から１回運動の写真が撮影された時間までを求めれば、１番目のリハビリ運動を遂行した遂行時間を求めることができる。このように、各リハビリ運動の遂行単位別に遂行時間を求め、その平均、標準偏差および変動係数を求めることができる。それは、下記の数２を通して求めることができる。

数２において、平均時間（ｍｅａｎ）は、患者が遂行した運動回数の平均遂行時間を意味し、標準偏差（ｓｔｄ）は、運動回数の遂行時間の間の標準偏差を、そして変動係数（ｃｏｖ）は、運動回数の遂行時間の間の変動性を意味する。

変動係数は、０〜１００％の範囲を有し、低いほど一定の運動遂行時間を通したリハビリ運動を遂行していることを意味し、変動性が大きくなるほど不規則的な運動遂行時間を示す。従って、運動管理者は、下記のような時間による結果表を通して患者の運動遂行時間結果を一目で確認することができる。

表１を参考にすると、計１０回の運動を遂行しながら、平均遂行時間は１０．３３秒であり、標準偏差は０．２５、変動係数は２．３５であることが分かる。これは、使用者が規則的にリハビリ運動を遂行したことを意味し、これは、該当使用者が現在進行中のリハビリ運動コンテンツが適切であるのでそれをそのまま維持するか、または次のステップの難易度のさらに高いリハビリ運動コンテンツを進行して初めて一つの指標として提供され得る。

即ち、このような結果表は、数値、グラフ、図で表記してリハビリ運動コンテンツが再生される画面や使用者のスマートフォンに提供され得る。また、通信を通してリハビリ運動管理者に伝送され、患者のリハビリ運動結果を一目で確認するように提供され得る。また、リハビリ運動結果を通して患者に個別化リハビリ運動を遂行するためのプロトコルを伝送し、遠隔リハビリの効率的な管理が可能である。

まとめると、本発明において提案する遠隔リハビリ分析装置は、モバイルコンピュータ等に搭載されたリハビリ運動コンテンツ（映像ガイド）を通して患者は運動を遂行し、患者に特定動作維持時に音声またはリモコンを通してイベントを発生するように誘導する。

次に、特定イベント発生時には、カメラを通したイメージデータおよびイメージ撮影時間を獲得してリハビリ運動を分析するのに用いられる。ここで、イメージデータを通しては、リハビリ運動の遂行回数、遂行回数の完了度、遂行の難易度等を求めることができる。また、イメージ撮影時間を通しても遂行の難易度を求めることができる。

図７乃至図９は、本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析方法を説明するための図である。

図７を参考にすると、使用者は、運動を始める前に１回の訓練動作を遂行する。このとき、図７に例示された訓練動作は、片腕を持ち上げて、一定時間維持し、また下ろす動作である。このように使用者の訓練動作を１回記録した後に、それに基づいて使用者のリハビリ運動コンテンツの再生速度を調整することができる。

例えば、１回の遂行で使用者が腕を持ち上げる到達時間が４秒、腕を持ち上げた状態を維持しながらリモコンの開始ボタンを押し、腕を維持して大変で下ろす瞬間に終了ボタンを押すと写真が撮られ、この時の維持時間が４秒、最後に腕を下ろす下降時間が５秒としよう。すると、それ以後からは、該当リハビリ運動コンテンツの再生速度をこの５秒＋４秒＋５秒に合わせて再生できる。

それで、２番目の訓練動作を遂行するとき、リハビリ運動コンテンツの再生速度を調節し、それに合わせて使用者の動作情報を収集する。仮に、最後の３回の訓練で使用者が４初間を維持できず、２秒だけ遂行した後に写真を撮った場合は、該当回数での遂行度を維持時間を基準として２秒／４秒＝５０％と評価できる。

ほとんどのリハビリ運動が単に持ち上げて下ろすことだけがあるのではなく、維持する動作もあるため、それをリハビリ訓練の遂行回数の完了度を評価するのに反映し得る。即ち、図７の例においては、２．５回／３回を全体１セットの遂行度で評価できる。

図８を参考にすると、膝リハビリ訓練を遂行する場合の分析情報を使用者やリハビリ運動管理者に提供する使用者グラフィック画面（ＧＵＩ）の例が見られる。１番には、リハビリ運動のプログラムの名称が、２番には、リハビリ運動コンテンツのイメージが示されている。

図８の例から見られるように、Ｔｏｔａｌ Ｋｎｅｅ Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔリハビリ運動プログラムは、Ｔ３４５８識別子を有するｐｕｌｌｉｎｇ ｂｅｎｔ ｋｎｅｅ ｂａｃｋｗａｒｄｓと、Ｔ３４８７識別子を有するｌｉｆｔｉｎｇ ｋｎｅｅ ｆｒｏｍ ｃｈａｉｒ ｗｉｔｈ ｔｏｗｅｌの２つの動作で構成されたプログラムである。このとき、それぞれの運動の遂行結果が４番と５番の箇所に表示されている。

これを通して、各動作の運動を日付別にどのように遂行したかの遂行度を提供することができる。また、それと共に該当動作を遂行する間、どのくらいの苦痛があったかを指標で共に提供することができる。ここで、痛み指数は、使用者設問を通して数値化できる。

または、リハビリ運動を遂行する使用者の顔の表情、各動作を繰り返して遂行しながら発生する時間の格差、各動作を繰り返して遂行しながら動作をどのくらい完全に真似するか等を基準として、イメージ分析を通して自動で痛み指数を算出することができる。例えば、先に撮影時間を基準として求めた変動係数に基づいて痛み指数を算出することができる。

図８のように分析結果をリハビリ運動の管理者に提供すれば、一目で該当使用者がリハビリ運動をどのくらい誠実に遂行しているかを把握することができる。また、先に説明したリハビリ運動の回数の完了度（ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｒａｔｅ）、痛み指数（ｐａｉｎ ｓｃａｌｅ）等に基づいて管理者にリハビリ運動のスケジューリングのための指標を提供することができる。

例えば、リハビリ運動の回数の完了度が既設定された第１値以上であり、使用者の痛み指数が既設定された第２値以下である場合は、次のリハビリ運動プログラムに移ることが好ましいという案内を提供することができる。または、リハビリ運動の回数の完了度（ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ ｒａｔｅ）、痛み指数（ｐａｉｎ ｓｃａｌｅ）等に基づいて、使用者のリハビリ運動に対する熟練を示す指数（ｉｎｄｅｘ）を下記の数３のように生成して管理者に提供することができる。これを通して、管理者が指数に基づいてリハビリ運動をスケジューリングするのに情報を提供することができる。

ここで、数３は、一次主要動作の占有率を含む下記の数４に変形され得る。

また、数４は、苦痛指数を反映した数５に拡張され得る。

以下、数４を基準として引き続き説明を進行する。数４において、遂行回数の完了度は高いほど使用者がリハビリ運動をよく遂行しているという指標であり、０から１００までの値を有する。リハビリ運動コンテンツで指定された遂行回数と、使用者が実際にリハビリ運動を遂行しながら繰り返した回数の比率を通して求めることができる。

次に、一次主要動作占有率は、リハビリ運動を繰り返しながらどのくらいで規則的に同じ姿勢でリハビリ運動を繰り返したかを示す指標であり、高いほど使用者がリハビリ運動をよく遂行しているという意味である。同様に０から１００までの値を有し、一次主要動作の回数と全体遂行回数の比率を通して求めることができる。

最後に、変動係数は、リハビリ運動を遂行した各時間の間の規則性を示す指標であり、低いほど使用者がリハビリ運動をよく遂行しているという意味である。先に説明したように、各回別にリハビリ運動の遂行した時間を測定し、遂行時間の標準偏差を平均で除した値を利用して求めることができる。

前記数４を通して算出したリハビリ運動指標を基準としてこの値が既設定された値より大きな場合は、使用者がリハビリ運動をよく遂行しているという意味であるので、次のリハビリ運動プログラム、例えば、難易度のさらに高いリハビリ運動を遂行するように医療スタッフにアラームを提供することができる。

先に図４乃至図５において例示で説明した脚を持ち上げるリハビリ運動の遂行結果を分析すると、遂行回数の完了度は１０／１０であって１００％の値を有し、一次主要動作占有率は６／１０＝６０％の値を有し、変動係数は０．２５／１０．３３＝２．３５の値を有するので、リハビリ運動指標は、１００×６０／２．３５＝２５．５３％の値を得ることができる。

仮に、使用者が持続的に繰り返して遂行し、遂行回数の完了度１００％、一次主要動作占有率９０％、変動係数１の値を有するならば、リハビリ運動指標は、１００×９０／１＝９０％の値を得ることができる。既設定された値が８５であるとすれば、この程度で脚を持ち上げるリハビリ運動を高い数値で達成した使用者は、次のプログラムである、例えば、図４乃至図５のリハビリ運動と類似するが、片脚ではなく、両脚を全て持ち上げるリハビリ運動を遂行するようにプログラムを変更できる。

このとき、リハビリ運動プログラムを変更するための判断指標としてリハビリ運動指標を医療スタッフに提供すれば、重畳イメージや遂行回数の完了度、変動係数等を通して使用者のリハビリ運動遂行の進行を把握するより遥かに簡便に確認が可能であり、これを通してリハビリ運動を管理するための指標の一つとして活用が可能であるだろう。

図９を参考にすると、先に説明した第１主要動作と第２主要動作およびこの動作を遂行するのに必要とされた時間の平均、分散等の指標を確認することができる。ここで、単に該当回次で遂行した結果だけでなく、以前、例えば、前日やそれより前の日に遂行した同じ動作に対する統計情報も共に提供し、リハビリ訓練により使用者のリハビリ運動に成果があるかに対する情報を提供することができる。

このように、持続的にリハビリ運動を遂行した結果を管理することで、一回性の管理に留まるものではなく、使用者が家庭で簡便に持続的にリハビリ運動を遂行すれば、それに基づいて使用者と医療スタッフに各リハビリ運動の遂行に対する情報を持続的に提供して患者のリハビリを助けることができる。

図１０は、本発明の一実施例に係る遠隔リハビリ分析装置のハードウェア構成図である。

図１と図２の場合は、ＴＶを利用してリハビリ運動を家庭で遂行するケースを説明したが、これは、ＴＶの他にもモバイルコンピュータ、例えば、スマートフォンのような装置を利用してもリハビリ運動を家庭内で容易に実施することができる。ここで、モバイルコンピュータは、スマートＯＴＴ（ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｔｏｐ）機器、携帯電話、タブレットＰＣおよびＰＤＡ等、モバイルプロセッサが搭載された全ての機器のことをいう。

図１０を参考にすると、モバイルコンピュータは、測定部としてカメラを含むことができ、その内部に撮影した写真やリハビリ運動コンテンツやその分析結果を格納する格納部を含むことができる。

そして、評価部は、測定部で撮影した写真を分析して分析結果を生成することができ、それを通信部を通して管理者のモバイル端末に直ちに伝送することができる。または、サーバ１１０に伝送すると、管理者のモバイル端末をサーバ１１０に接続してそれを確認することができる。

このようなシステム構成を通して、家庭内の患者のリハビリ運動遂行を分析し、結果情報をリハビリ運動管理者が利用できる。即ち、患者の前面に位置したカメラが特定リハビリ運動維持時にイベント（音声またはリモコン）によるデータ（イメージ、撮影時間）を獲得し、分析して、リハビリ運動を評価するための結果を導出する。

そして、イメージデータは、イメージ間の相関係数を測定して運動遂行中に発生する主要動作を抽出し、それによる重畳イメージ導出を通して管理が容易なモニタリング結果画面を提供して、運動管理者は、患者がリハビリ運動過程中に発生した動作を容易に把握することができる。

また、測定されたイメージ撮影時間を利用して平均運動遂行時間、標準偏差、変動係数を通して運動遂行の時間的評価指標に適用する。これを通して、運動管理者は、患者が遂行したリハビリ運動の過程を短い時間でより容易に把握することができ、結果を通して個別化リハビリ運動プロトコルを提示して効果的な遠隔リハビリを遂行することができる。

これまで本発明についてその好ましい実施例を中心に検討した。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者は、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で具現され得ることが理解できるだろう。それゆえ、開示された実施例は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されるべきである。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれたものと解釈されるべきである。

Claims (9)

1. 遠隔リハビリ分析装置が、第１リハビリ運動の指定された遂行回数と使用者が実際に遂行した回数に基づいて、指定された遂行回数をどのくらい達成したかを示す遂行回数の完了度を演算するステップ；
   前記遠隔リハビリ分析装置が、前記第１リハビリ運動を前記使用者が繰り返して遂行する間、各回別に必要とされた遂行時間に基づいて、前記第１リハビリ運動を規則的に繰り返して遂行したかを示す変動係数を演算するステップ；
   前記遠隔リハビリ分析装置が、前記遂行回数の完了度および前記変動係数に基づいて、前記使用者が前記第１リハビリ運動を遂行した結果を示す分析結果を生成するステップ；
   前記遠隔リハビリ分析装置が、前記使用者が前記第１リハビリ運動を繰り返して遂行しながら撮影した複数のイメージに基づいて、前記実際に遂行した回数と前記各回別に必要とされた遂行時間を算出するステップ；
   前記複数のイメージの類似した程度を示す相関係数に基づいて、前記複数のイメージを、主要動作を撮影したイメージの第１グループと、その他のイメージの第２グループとに分類するステップ；および、
   前記複数のイメージの数で前記第１グループに属したイメージの数の比率を示す主要動作占有率に基づいて前記分析結果を補正するステップを含み、
   前記相関係数は下記数１にしたがって計算される、
   遠隔リハビリ分析方法。
2. 前記遂行回数の完了度を演算するステップは、
   前記実際に遂行した回数を前記指定された遂行回数で除した値を前記遂行回数の完了度に演算するステップを含む、請求項１に記載の遠隔リハビリ分析方法。
3. 前記変動係数を演算するステップは、
   前記各回別に必要とされた遂行時間の平均と標準偏差を演算するステップ；および、
   前記標準偏差を前記平均で除した値を前記変動係数に演算するステップを含む、請求項１に記載の遠隔リハビリ分析方法。
4. 前記分析結果を生成するステップは、前記遂行回数の完了度を前記変動係数で除した値をリハビリ運動指標に演算するステップを含む、請求項１に記載の遠隔リハビリ分析方法。
5. 前記実際に遂行した回数と前記各回別に必要とされた遂行時間を算出するステップは、
   開始−到達−終了のサイクルを持つ前記第１リハビリ運動を繰り返しながら前記到達時点毎に撮影されたイメージの数を前記実際に遂行した回数に推定するステップ；および、
   前記複数のイメージの撮影時間の差を前記各回別に必要とされた遂行時間に推定するステップを含む、請求項１に記載の遠隔リハビリ分析方法。
6. 前記分析結果を補正するステップは、前記遂行回数の完了度を前記変動係数で除した値に前記主要動作占有率を乗じた値をリハビリ運動指標に演算するステップを含む、請求項１に記載の遠隔リハビリ分析方法。
7. 前記リハビリ運動指標が既設定された値を超えた場合、リハビリ運動の管理者に前記第１リハビリ運動よりさらに難易度の高いリハビリ運動を進行することを案内するステップをさらに含む、請求項６に記載の遠隔リハビリ分析方法。
8. 前記分析結果を生成するステップは、
   前記第１グループに属したイメージを一つのイメージに重ねた第１重畳イメージを生成するステップ；および、
   前記第２グループに属したイメージを一つのイメージに重ねた第２重畳イメージを生成するステップを含む、請求項１に記載の遠隔リハビリ分析方法。
9. 第１リハビリ運動を真似することができるようにリハビリ運動コンテンツが再生される表示部；
   前記リハビリ運動コンテンツを真似する使用者の動きを測定する測定部；および、
   前記第１リハビリ運動の指定された遂行回数と使用者が実際に遂行した回数に基づいて、指定された遂行回数をどのくらい達成したかを示す遂行回数の完了度を演算し、前記第１リハビリ運動を前記使用者が繰り返して遂行する間、各回別に必要とされた遂行時間に基づいて、前記第１リハビリ運動を規則的に繰り返して遂行したかを示す変動係数を演算し、前記遂行回数の完了度および前記変動係数に基づいて、前記使用者が前記第１リハビリ運動を遂行した結果を示す分析結果を生成する分析部を含む遠隔リハビリ分析装置であって、
   前記分析部は、
   前記使用者が前記第１リハビリ運動を繰り返して遂行しながら前記測定部において撮影した複数のイメージに基づいて、前記実際に遂行した回数と前記各回別に必要とされた遂行時間を算出するステップ；
   前記複数のイメージの類似した程度を示す相関係数に基づいて、前記複数のイメージを、主要動作を撮影したイメージの第１グループと、その他のイメージの第２グループとに分類するステップ；および、
   前記複数のイメージの数で前記第１グループに属したイメージの数の比率を示す主要動作占有率に基づいて前記分析結果を補正するステップ；を実行するように構成され、
   前記相関係数は下記数２にしたがって計算される、
   遠隔リハビリ分析装置。