JPH07265275A - 脳活動自動判定装置 - Google Patents
脳活動自動判定装置Info
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- JPH07265275A JPH07265275A JP6063105A JP6310594A JPH07265275A JP H07265275 A JPH07265275 A JP H07265275A JP 6063105 A JP6063105 A JP 6063105A JP 6310594 A JP6310594 A JP 6310594A JP H07265275 A JPH07265275 A JP H07265275A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/242—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents
- A61B5/245—Detecting biomagnetic fields, e.g. magnetic fields produced by bioelectric currents specially adapted for magnetoencephalographic [MEG] signals
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- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
-
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
- A61B5/372—Analysis of electroencephalograms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4076—Diagnosing or monitoring particular conditions of the nervous system
- A61B5/4088—Diagnosing of monitoring cognitive diseases, e.g. Alzheimer, prion diseases or dementia
Abstract
(57)【要約】
【目的】 老人性痴呆障害を自動判定する装置に関し、
判定に人間が介在せずに客観的な痴呆障害の判定結果が
得られるようにする。 【構成】 被験者の頭皮電位・磁場を複数個のセンサに
より検出し、頭部内に仮定した電流双極子が該センサの
位置に作る電位・磁場分布と各センサ出力によって示さ
れる測定電位・磁場との二乗誤差が最小になる等価双極
子を決定したときの近似度を示す双極子度の判定パラメ
ータ値と予め測定して記憶した年令別の該双極子度の基
準判定パラメータ値との相対関係から該被験者の痴呆度
を自動判定する。
判定に人間が介在せずに客観的な痴呆障害の判定結果が
得られるようにする。 【構成】 被験者の頭皮電位・磁場を複数個のセンサに
より検出し、頭部内に仮定した電流双極子が該センサの
位置に作る電位・磁場分布と各センサ出力によって示さ
れる測定電位・磁場との二乗誤差が最小になる等価双極
子を決定したときの近似度を示す双極子度の判定パラメ
ータ値と予め測定して記憶した年令別の該双極子度の基
準判定パラメータ値との相対関係から該被験者の痴呆度
を自動判定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は脳活動自動判定装置に関
し、特に老人性痴呆障害を自動判定する装置に関するも
のである。
し、特に老人性痴呆障害を自動判定する装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】老人性痴呆に関しては、９０歳では３０
％近くが痴呆状態になっているという統計もあり、これ
からの高齢化社会にとって大きな問題になりつつある。
％近くが痴呆状態になっているという統計もあり、これ
からの高齢化社会にとって大きな問題になりつつある。
【０００３】従って、このような痴呆障害をできるだけ
早期に発見し重度の痴呆状態に至る前にその治療を行う
ことが望まれているが、この痴呆障害の判定は従来より
下記に示すような種々の人為的な方法で行われている。
早期に発見し重度の痴呆状態に至る前にその治療を行う
ことが望まれているが、この痴呆障害の判定は従来より
下記に示すような種々の人為的な方法で行われている。
【０００４】（１）長谷川式簡易知能評価スケール（Ｈ
ＤＳ）：図８ 長谷川式簡易知能評価スケール（ＨＤＳ）は、正常老人
から痴呆性老人をスクリーニングする目的で作成された
スケールであり、知能障害のない正常な老人には比較的
簡単に答えられるような問題から構成されており、通常
５〜１０分程度で行うことができる。
ＤＳ）：図８ 長谷川式簡易知能評価スケール（ＨＤＳ）は、正常老人
から痴呆性老人をスクリーニングする目的で作成された
スケールであり、知能障害のない正常な老人には比較的
簡単に答えられるような問題から構成されており、通常
５〜１０分程度で行うことができる。
【０００５】質問は、「記憶・記銘」を中心に「見当
識」「計算問題」「一般的常識問題」などの１１項目で
構成されており、得点は質問項目の通過率をもとに難易
度に従って所定の重み付けが施されている。
識」「計算問題」「一般的常識問題」などの１１項目で
構成されており、得点は質問項目の通過率をもとに難易
度に従って所定の重み付けが施されている。
【０００６】また、これらの評価項目を改訂して、本人
の生年月日さえ確認できていれば検査が可能な改訂長谷
川式簡易知能評価スケール（ＨＤＳ−Ｒ）に置き換えら
れている。
の生年月日さえ確認できていれば検査が可能な改訂長谷
川式簡易知能評価スケール（ＨＤＳ−Ｒ）に置き換えら
れている。
【０００７】（２）国立精研式痴呆スクリーニング・テ
スト：図９ この国立精研式痴呆スクリーニング・テストは、健康な
老人の中から痴呆の疑いのある老人を的確にスクリーニ
ングすることを目的に標準化された簡易テストである。
スト：図９ この国立精研式痴呆スクリーニング・テストは、健康な
老人の中から痴呆の疑いのある老人を的確にスクリーニ
ングすることを目的に標準化された簡易テストである。
【０００８】地域の中で保健活動をしている保健婦を中
心とするコ・メディカルスタッフが、痴呆の疑いのある
人を早期に発見し、適切な助言や指導を行うために、そ
れらの人達が容易に使用し、採点でき、痴呆の疑いのあ
る人をスクリーニングできるものである。また、疫学調
査の際に、痴呆の疑いのある老人をスクリーニングする
ためにも使用できる。
心とするコ・メディカルスタッフが、痴呆の疑いのある
人を早期に発見し、適切な助言や指導を行うために、そ
れらの人達が容易に使用し、採点でき、痴呆の疑いのあ
る人をスクリーニングできるものである。また、疫学調
査の際に、痴呆の疑いのある老人をスクリーニングする
ためにも使用できる。
【０００９】（３）ミニ・メンタル・ステート（ＭＭ
Ｓ）法：図１０ このＭＭＳ法は、入院患者用の認知障害測定を目的とし
た短くかつ標準化された尺度として開発されたものであ
る。
Ｓ）法：図１０ このＭＭＳ法は、入院患者用の認知障害測定を目的とし
た短くかつ標準化された尺度として開発されたものであ
る。
【００１０】（４）Ｎ式精神機能検査：図１１，図１２ Ｎ式精神機能検査は、記憶・見当識・計算のほかに、概
念構成・図形模写・空間認知・運動構成機能などに関す
る課題も加えて、より広範囲に知的機能を測定すること
を目的とする老人用の精神機能検査である。
念構成・図形模写・空間認知・運動構成機能などに関す
る課題も加えて、より広範囲に知的機能を測定すること
を目的とする老人用の精神機能検査である。
【００１１】本テストは、老化に伴う精神機能の変化が
正常な老化によるものか、病的な痴呆によるものかをス
クリーニングするためにも使用できるが、それよりも痴
呆の疑われる老人に実施することを主な目的としてい
る。そのために痴呆の程度を正常・境界・軽度痴呆・中
等度痴呆・重度痴呆に至る５段階の広い範囲の評価をし
得るように作成されている。
正常な老化によるものか、病的な痴呆によるものかをス
クリーニングするためにも使用できるが、それよりも痴
呆の疑われる老人に実施することを主な目的としてい
る。そのために痴呆の程度を正常・境界・軽度痴呆・中
等度痴呆・重度痴呆に至る５段階の広い範囲の評価をし
得るように作成されている。
【００１２】（５）精神状態質問表（ＭＳＱ）：図１３ このＭＳＱ(Mental Status Questionnaire) は、１９５
８年のニューヨーク市の大規模な施設老人調査のために
開発されたものである。この調査の目的は、多数の、し
かも社会的、身体的、精神的にきわめて異質な人達を対
象にするために、単純で、客観的で、容易に施行するこ
とができ、しかも精神機能障害の確かな指標を与えるこ
とである。
８年のニューヨーク市の大規模な施設老人調査のために
開発されたものである。この調査の目的は、多数の、し
かも社会的、身体的、精神的にきわめて異質な人達を対
象にするために、単純で、客観的で、容易に施行するこ
とができ、しかも精神機能障害の確かな指標を与えるこ
とである。
【００１３】このＭＳＱの１０項目の質問は、見当識、
記憶、計算、一般的、個人的な情報を網羅する３１項目
の質問から、数百人の予備テストにより、最も識別力の
あるものとして選び出されたものである。その１０項目
の質問は、半分が見当識、半分が一般的な記憶をテスト
するものからなり、見当識テストに重点が置かれてい
る。
記憶、計算、一般的、個人的な情報を網羅する３１項目
の質問から、数百人の予備テストにより、最も識別力の
あるものとして選び出されたものである。その１０項目
の質問は、半分が見当識、半分が一般的な記憶をテスト
するものからなり、見当識テストに重点が置かれてい
る。
【００１４】この他にも下記のような行動観察尺度（観
察式）も種々提案されている。 （６）柄澤式「老人知能の臨床的判定基準」 （７）ファンクショナル・アセスメント・ステージング
（ＦＡＳＴ）法 （８）クリニカル・ディメンシア・レーティング（ＣＤ
Ｒ）法 （９）ＧＢＳスケール （10）Ｎ式老年者用精神状態尺度（ＮＭスケール）
察式）も種々提案されている。 （６）柄澤式「老人知能の臨床的判定基準」 （７）ファンクショナル・アセスメント・ステージング
（ＦＡＳＴ）法 （８）クリニカル・ディメンシア・レーティング（ＣＤ
Ｒ）法 （９）ＧＢＳスケール （10）Ｎ式老年者用精神状態尺度（ＮＭスケール）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の痴
呆判定方法においては、全て医師が被験者（患者）に対
して問診する形式を採用しており、次のような問題点が
挙げられる。
呆判定方法においては、全て医師が被験者（患者）に対
して問診する形式を採用しており、次のような問題点が
挙げられる。
【００１６】聞き手が介在するため、その聞き手と被
験者との固有の人間関係についての依存性が大きく回答
が常に客観的に正確に得られるとは限らず判定結果にバ
ラツキが生ずる。 被験者がテストを繰り返す内に問診内容を学習してし
まうことがあり、やはり客観的な判定結果が得られなく
なる。 被験者が回答を拒否することもある。
験者との固有の人間関係についての依存性が大きく回答
が常に客観的に正確に得られるとは限らず判定結果にバ
ラツキが生ずる。 被験者がテストを繰り返す内に問診内容を学習してし
まうことがあり、やはり客観的な判定結果が得られなく
なる。 被験者が回答を拒否することもある。
【００１７】従って本発明は、判定に人間が介在せずに
客観的な痴呆障害の判定結果が得られる脳活動自動判定
装置を提供することを目的とする。
客観的な痴呆障害の判定結果が得られる脳活動自動判定
装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る脳活動自動判定装置は、被験者の頭部
に取り付けられて該被験者の頭皮電位を検出する複数個
の脳波センサと、各脳波センサの出力信号を増幅する増
幅器と、該増幅器の各出力信号をディジタル信号に変換
すると共に該頭部内に仮定した電流双極子が該脳波セン
サの位置に作る電位分布と各ディジタル信号によって示
される測定電位との二乗誤差が最小になる等価双極子を
決定したときの近似度を示す双極子度の判定パラメータ
値と予め測定して記憶した年令別の該双極子度の基準判
定パラメータ値との相対関係から該被験者の痴呆度を判
定する演算装置と、該演算装置の判定結果を表示する表
示装置と、を備えている。
め、本発明に係る脳活動自動判定装置は、被験者の頭部
に取り付けられて該被験者の頭皮電位を検出する複数個
の脳波センサと、各脳波センサの出力信号を増幅する増
幅器と、該増幅器の各出力信号をディジタル信号に変換
すると共に該頭部内に仮定した電流双極子が該脳波セン
サの位置に作る電位分布と各ディジタル信号によって示
される測定電位との二乗誤差が最小になる等価双極子を
決定したときの近似度を示す双極子度の判定パラメータ
値と予め測定して記憶した年令別の該双極子度の基準判
定パラメータ値との相対関係から該被験者の痴呆度を判
定する演算装置と、該演算装置の判定結果を表示する表
示装置と、を備えている。
【００１９】上記の判定パラメータ値は、所定時間範囲
についての該双極子度の平均値、中央値、ピークの平均
値及びピークの中央値のいずれかであればよい。
についての該双極子度の平均値、中央値、ピークの平均
値及びピークの中央値のいずれかであればよい。
【００２０】さらに上記の演算装置は、該基準判定パラ
メータ値が年令別の痴呆度ゼロ％と痴呆度１００％とで
構成され、該痴呆度がこれらの基準判定パラメータ値の
比例配分値で与えられるようにすることができる。
メータ値が年令別の痴呆度ゼロ％と痴呆度１００％とで
構成され、該痴呆度がこれらの基準判定パラメータ値の
比例配分値で与えられるようにすることができる。
【００２１】さらに上記の演算装置は、該電流双極子と
して２つの電流双極子を仮定し、α波周波数帯域内の信
号により上記の双極子度を求めることができる。
して２つの電流双極子を仮定し、α波周波数帯域内の信
号により上記の双極子度を求めることができる。
【００２２】なお、該脳波センサの代わりに脳磁センサ
を用い、該電位の代わりに磁場を用いてもよい。
を用い、該電位の代わりに磁場を用いてもよい。
【００２３】
【作用】人間の思考・認識・記憶の想起・快／不快及び
精神的な疲労・緊張等は、脳内にある多数のニューロン
（神経細胞）の電気的な活動を反映することは既に広く
知られている。
精神的な疲労・緊張等は、脳内にある多数のニューロン
（神経細胞）の電気的な活動を反映することは既に広く
知られている。
【００２４】即ち、脳内の信号伝達は神経軸索の活動電
位パルスの伝達によって行われ、信号の内容はパルスの
頻度に符号化されていると考えられている。この活動電
位パルスが興奮性シナプスに到達すると、電流がニュー
ロン内部に流れ込み、それがニューロンの外側に流出し
て組織を流れ元の細胞体に戻るが、その電流の流れ方が
単一の電流双極子によるものと酷似しているので、１つ
１つのニューロンの電気的な活動は電流双極子で置き換
えることが出来る。
位パルスの伝達によって行われ、信号の内容はパルスの
頻度に符号化されていると考えられている。この活動電
位パルスが興奮性シナプスに到達すると、電流がニュー
ロン内部に流れ込み、それがニューロンの外側に流出し
て組織を流れ元の細胞体に戻るが、その電流の流れ方が
単一の電流双極子によるものと酷似しているので、１つ
１つのニューロンの電気的な活動は電流双極子で置き換
えることが出来る。
【００２５】大脳皮質の或る部分のニューロンが集団的
に活動するときに、もしも活動ニューロンが比較的局限
された場所に集中していれば、その電気的な活動を一つ
以上の電流双極子で近似することができる。
に活動するときに、もしも活動ニューロンが比較的局限
された場所に集中していれば、その電気的な活動を一つ
以上の電流双極子で近似することができる。
【００２６】このように電流双極子を探し当てるため、
頭蓋内の任意の位置に任意のモーメントを持った電流双
極子を一つ以上置いたときに頭皮上に現れる電位を計算
し、これと頭皮上に設けた脳波（脳磁）センサによって
測定された電位（磁場）との差の二乗誤差を計算する。
頭蓋内の任意の位置に任意のモーメントを持った電流双
極子を一つ以上置いたときに頭皮上に現れる電位を計算
し、これと頭皮上に設けた脳波（脳磁）センサによって
測定された電位（磁場）との差の二乗誤差を計算する。
【００２７】そして、この二乗誤差が最も小さくなる位
置と向きと大きさを求め、これを等価双極子とする。
置と向きと大きさを求め、これを等価双極子とする。
【００２８】但し、この場合の二乗誤差は、活動ニュー
ロンが局在しているときには非常に小さくなるが、活動
ニューロンが広がって分布している時にはあまり小さく
ならないので、推定した等価双極子がどの程度活動ニュ
ーロンの位置を表しているかを示す指標として双極子度
ｄ（後述の式（１）又は式（２）参照）が用いられてお
り、活動ニューロンが局在していれば双極子度ｄは
“１”に近くなる。
ロンが局在しているときには非常に小さくなるが、活動
ニューロンが広がって分布している時にはあまり小さく
ならないので、推定した等価双極子がどの程度活動ニュ
ーロンの位置を表しているかを示す指標として双極子度
ｄ（後述の式（１）又は式（２）参照）が用いられてお
り、活動ニューロンが局在していれば双極子度ｄは
“１”に近くなる。
【００２９】ここまでは、特公平3-42897 号公報や特開
平3-99630 号公報等に示される如く既によく知られてい
る技術である。
平3-99630 号公報等に示される如く既によく知られてい
る技術である。
【００３０】一方、本発明者はこのような双極子度を求
める過程で得られる等価双極子をマッピングしたとき、
痴呆障害者と正常者との間では異なる結果が得られるこ
とを発見した。
める過程で得られる等価双極子をマッピングしたとき、
痴呆障害者と正常者との間では異なる結果が得られるこ
とを発見した。
【００３１】図１には、正常者（痴呆度ゼロ％）の場合
に得られる頭部内の等価双極子の分布が示されている。
この例では特に２つの電流双極子を頭蓋内に仮定すると
共に被験者の安静時に発生するα波を被験者の頭皮上に
設けた脳波センサ（電極）で測定したときに、上記の如
く二乗誤差を最小にする第１の等価双極子（●で図示）
及び第２の等価双極子（□で図示）を時間経過と共に求
めて図示したものであり、被験者の正面図と平面図と側
面図が示されている。
に得られる頭部内の等価双極子の分布が示されている。
この例では特に２つの電流双極子を頭蓋内に仮定すると
共に被験者の安静時に発生するα波を被験者の頭皮上に
設けた脳波センサ（電極）で測定したときに、上記の如
く二乗誤差を最小にする第１の等価双極子（●で図示）
及び第２の等価双極子（□で図示）を時間経過と共に求
めて図示したものであり、被験者の正面図と平面図と側
面図が示されている。
【００３２】尚、２つの電流双極子を仮定するのは、α
波の発生源が脳の左右両半径に分布していると考えられ
るからである。また、脳波センサの代わりに脳磁センサ
を用いてもよいが、以下の説明では脳波センサについて
行う。
波の発生源が脳の左右両半径に分布していると考えられ
るからである。また、脳波センサの代わりに脳磁センサ
を用いてもよいが、以下の説明では脳波センサについて
行う。
【００３３】また、図２(1) 及び(2) にはそれぞれ、正
常者の頭皮上電位の二乗平均値及び双極子度が時間と共
にどのように変化するかが示されている。
常者の頭皮上電位の二乗平均値及び双極子度が時間と共
にどのように変化するかが示されている。
【００３４】図３には、重度痴呆障害者（痴呆度１００
％）の場合に得られる頭部内の等価双極子の分布が示さ
れている。この例でも特に２つの電流双極子を頭蓋内に
仮定すると共に被験者の安静時に発生するα波を被験者
の頭皮上に設けた脳波センサで測定したときに、上記の
如く二乗誤差を最小にする第１の等価双極子（●で図
示）及び第２の等価双極子（□で図示）を時間経過と共
に求めて、被験者の正面図と平面図と側面図とで示した
ものである。
％）の場合に得られる頭部内の等価双極子の分布が示さ
れている。この例でも特に２つの電流双極子を頭蓋内に
仮定すると共に被験者の安静時に発生するα波を被験者
の頭皮上に設けた脳波センサで測定したときに、上記の
如く二乗誤差を最小にする第１の等価双極子（●で図
示）及び第２の等価双極子（□で図示）を時間経過と共
に求めて、被験者の正面図と平面図と側面図とで示した
ものである。
【００３５】また、図４(1) 及び(2) にはそれぞれ、こ
の重度痴呆障害者者の頭皮上電位及び双極子度が時間と
共にどのように変化するかが示されている。
の重度痴呆障害者者の頭皮上電位及び双極子度が時間と
共にどのように変化するかが示されている。
【００３６】これらの図より分かる通り、正常者の等価
双極子の分布は広がっておらず、痴呆者においては、よ
り広がっている（図１，３参照）。
双極子の分布は広がっておらず、痴呆者においては、よ
り広がっている（図１，３参照）。
【００３７】従って、等価双極子がまとまっている正常
者の場合は図２(2) に示す如く双極子度が高く、痴呆障
害者の場合は図４(2) に示すように小さくなる。
者の場合は図２(2) に示す如く双極子度が高く、痴呆障
害者の場合は図４(2) に示すように小さくなる。
【００３８】図５は図２(2) 及び図４(2) を更に年令別
に正常者と重度痴呆障害者の双極子度を所定時間範囲に
渡って測定した結果をそれぞれプロットし、例えば最小
二乗法で近似した直線Ａ及びＢとして表したもので、図
５(1) は判定パラメータ値として図２(2) 及び図４(2)
に示す双極子度のピークの平均値を示し、図５(2) は同
平均値、同図(3) は同ピークの中央値、そして同図(4)
は同中央値を示している。
に正常者と重度痴呆障害者の双極子度を所定時間範囲に
渡って測定した結果をそれぞれプロットし、例えば最小
二乗法で近似した直線Ａ及びＢとして表したもので、図
５(1) は判定パラメータ値として図２(2) 及び図４(2)
に示す双極子度のピークの平均値を示し、図５(2) は同
平均値、同図(3) は同ピークの中央値、そして同図(4)
は同中央値を示している。
【００３９】これらの図より、年令が低くなるにつれて
両者の双極子度は歴然と差が大きくなることが示されて
おり、これらの特性Ａ及びＢを予め双極子度の基準判定
パラメータ値として演算装置に記憶しておけば、被験者
について求めた双極子度からその痴呆度を判定すること
ができる。
両者の双極子度は歴然と差が大きくなることが示されて
おり、これらの特性Ａ及びＢを予め双極子度の基準判定
パラメータ値として演算装置に記憶しておけば、被験者
について求めた双極子度からその痴呆度を判定すること
ができる。
【００４０】これは例えば図５(2) では、被験者が７０
歳で双極子度が「０．９」であったとすると、この年令
での正常者の双極子度は約「０．９５」であり、重度痴
呆障害者の双極子度は約「０．８５」であるから、該被
験者について求める痴呆度は比例配分則により「５０
％」と判定することができる。
歳で双極子度が「０．９」であったとすると、この年令
での正常者の双極子度は約「０．９５」であり、重度痴
呆障害者の双極子度は約「０．８５」であるから、該被
験者について求める痴呆度は比例配分則により「５０
％」と判定することができる。
【００４１】このようにして本発明では、ヒトの脳内で
活動しているニューロンとこれに近似させた等価双極子
との近似度を示す双極子度を被験者について求めること
により、基準判定パラメータ値との相対関係から、被験
者の痴呆度を判定することが可能となる。
活動しているニューロンとこれに近似させた等価双極子
との近似度を示す双極子度を被験者について求めること
により、基準判定パラメータ値との相対関係から、被験
者の痴呆度を判定することが可能となる。
【００４２】
【実施例】図６は、本発明に係る脳活動自動判定装置の
一実施例を示したものである。
一実施例を示したものである。
【００４３】この実施例では、まず、頭部１に例えば２
１個前後の脳波センサ又は脳磁センサ（電極）群２を装
着して脳内神経活動に基づく電位を測定する。センサ２
からの測定電位は増幅器３及びマルチプレクサ４を介し
てアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）５に供給さ
れ、ディジタル化された測定電位は入力インタフェース
（Ｉ／Ｆ）１５を介してコンピュータ１０に供給され
る。なお、入力インタフェース１５ではディジタル信号
をフーリェ変換して所定のフィルタリング処理を行うこ
とにより、安静時に発生するα波のみを取り出して以下
の処理を行うことが出来る。但し、このα波に限定され
るものではない。
１個前後の脳波センサ又は脳磁センサ（電極）群２を装
着して脳内神経活動に基づく電位を測定する。センサ２
からの測定電位は増幅器３及びマルチプレクサ４を介し
てアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）５に供給さ
れ、ディジタル化された測定電位は入力インタフェース
（Ｉ／Ｆ）１５を介してコンピュータ１０に供給され
る。なお、入力インタフェース１５ではディジタル信号
をフーリェ変換して所定のフィルタリング処理を行うこ
とにより、安静時に発生するα波のみを取り出して以下
の処理を行うことが出来る。但し、このα波に限定され
るものではない。
【００４４】また、頭部１の形状寸法を正確につかむた
めに、頭部形状センサ２２を頭部１に数カ所当てること
によりその寸法をディジタイザー２３から入力インタフ
ェース１５を介しコンピュータ１０に読み込んで、その
信号から三次元の頭部形状を求める様にする。また、三
次元の頭部形状に対応させた各センサ２の位置も各セン
サ２を外した状態で各位置に頭部形状センサ２２を当て
ることにより頭部形状センサ２２からｘ，ｙ，ｚの三次
元座標信号としてコンピュータ１０に入力する。
めに、頭部形状センサ２２を頭部１に数カ所当てること
によりその寸法をディジタイザー２３から入力インタフ
ェース１５を介しコンピュータ１０に読み込んで、その
信号から三次元の頭部形状を求める様にする。また、三
次元の頭部形状に対応させた各センサ２の位置も各セン
サ２を外した状態で各位置に頭部形状センサ２２を当て
ることにより頭部形状センサ２２からｘ，ｙ，ｚの三次
元座標信号としてコンピュータ１０に入力する。
【００４５】なお、キーボード２４からは被験者の年令
やその他氏名等の必要事項が入力される。
やその他氏名等の必要事項が入力される。
【００４６】コンピュータ１０内ではＣＰＵ１１がバス
１２を介してＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、入力インタフェ
ース１５、及び出力インタフェース１６に接続されてい
る。
１２を介してＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、入力インタフェ
ース１５、及び出力インタフェース１６に接続されてい
る。
【００４７】上記ＲＯＭ１３は等価双極子を求めるプロ
グラム等を記憶し、ＲＡＭ１４はディジタイザー２３、
キーボード２４、Ａ／Ｄ変換器５からのデータを記憶す
るメモリである。
グラム等を記憶し、ＲＡＭ１４はディジタイザー２３、
キーボード２４、Ａ／Ｄ変換器５からのデータを記憶す
るメモリである。
【００４８】また、入力インタフェース１５には、図５
に示した正常者と重度痴呆障害者についての双極子度特
性データを格納した外部記憶装置２５が接続され、出力
インタフェース１６にはコンピュータ１０の演算結果
（痴呆度）を表示するＣＲＴ等の表示装置３１と表示装
置３１に表示されたデータや波形を記憶するプリンタ３
２が接続されている。
に示した正常者と重度痴呆障害者についての双極子度特
性データを格納した外部記憶装置２５が接続され、出力
インタフェース１６にはコンピュータ１０の演算結果
（痴呆度）を表示するＣＲＴ等の表示装置３１と表示装
置３１に表示されたデータや波形を記憶するプリンタ３
２が接続されている。
【００４９】上述の構成における本実施例の動作を図７
に示すフローチャートにより以下に説明する。
に示すフローチャートにより以下に説明する。
【００５０】まず、図示しない電源を“オン”してコン
ピュータ１０をステップＳ１に示す様に初期状態に設定
する。
ピュータ１０をステップＳ１に示す様に初期状態に設定
する。
【００５１】次のステップＳ２では後述する各種演算用
のプログラム及び信号処理用のプログラム等を外部記憶
装置２０から読み出してコンピュータ１０内のＲＡＭ１
４に格納する。この様なプログラムはコンピュータ１０
内の不揮発性メモリであるＲＯＭ１３内に予め記憶して
置いてもよい。
のプログラム及び信号処理用のプログラム等を外部記憶
装置２０から読み出してコンピュータ１０内のＲＡＭ１
４に格納する。この様なプログラムはコンピュータ１０
内の不揮発性メモリであるＲＯＭ１３内に予め記憶して
置いてもよい。
【００５２】次のステップＳ３では上述のように頭部形
状センサ２２から出力された頭部１の形状寸法データを
ディジタイザー２３を使って入力インタフェース１５か
らコンピュータ９に入力し、ＲＡＭ１４に記憶する。
状センサ２２から出力された頭部１の形状寸法データを
ディジタイザー２３を使って入力インタフェース１５か
らコンピュータ９に入力し、ＲＡＭ１４に記憶する。
【００５３】このように入力された頭部形状寸法データ
に基づいて、ステップＳ４ではコンピュータ１０は補間
計算をして頭蓋の三次元データに変換する。
に基づいて、ステップＳ４ではコンピュータ１０は補間
計算をして頭蓋の三次元データに変換する。
【００５４】次のステップＳ５では頭部１に載置した２
１個前後のセンサ２の位置をステップＳ４で得た三次元
の頭部形状に対応させるために図６に示すキーボード２
４からｘ，ｙ，ｚ軸の三次元座標として入力し、コンピ
ュータ１０内のＲＡＭ１４に格納する。
１個前後のセンサ２の位置をステップＳ４で得た三次元
の頭部形状に対応させるために図６に示すキーボード２
４からｘ，ｙ，ｚ軸の三次元座標として入力し、コンピ
ュータ１０内のＲＡＭ１４に格納する。
【００５５】ステップＳ６では頭部１に載置した２１個
前後のセンサ群２から脳内神経活動に基づく電位測定が
行われ、測定値は増幅器３→マルチプレクサ４→Ａ／Ｄ
変換器５を介して入力インタフェース１５からコンピュ
ータ１０にディジタルデータとして供給され、ＲＡＭ１
４上に格納される。
前後のセンサ群２から脳内神経活動に基づく電位測定が
行われ、測定値は増幅器３→マルチプレクサ４→Ａ／Ｄ
変換器５を介して入力インタフェース１５からコンピュ
ータ１０にディジタルデータとして供給され、ＲＡＭ１
４上に格納される。
【００５６】ステップＳ７では神経活動の電位の内から
１サンプルクロックの電位を取り出してコンピュータ１
０に指定する。
１サンプルクロックの電位を取り出してコンピュータ１
０に指定する。
【００５７】次のステップＳ８では電流双極子を頭蓋内
の所定位置に置いたと仮定したときの指定したセンサ２
の位置の伝達行列をコンピュータ１０のＣＰＵ１１が演
算し、電流双極子が発生する頭皮上の各電極位置の電位
（ＶC とする）を計算する。
の所定位置に置いたと仮定したときの指定したセンサ２
の位置の伝達行列をコンピュータ１０のＣＰＵ１１が演
算し、電流双極子が発生する頭皮上の各電極位置の電位
（ＶC とする）を計算する。
【００５８】次のステップＳ９ではステップＳ６で測定
した神経活動の測定電位（Ｖm とする）から直接電流双
極子を求めるのは困難なので、まず上述の測定電位Ｖm
と計算電位Ｖc との二乗誤差を求め、この二乗誤差を最
小とするような電流双極子の位置とベクトル成分を求め
る。
した神経活動の測定電位（Ｖm とする）から直接電流双
極子を求めるのは困難なので、まず上述の測定電位Ｖm
と計算電位Ｖc との二乗誤差を求め、この二乗誤差を最
小とするような電流双極子の位置とベクトル成分を求め
る。
【００５９】次のステップＳ１０では二乗誤差が基準値
以下であるか否かを判定する。
以下であるか否かを判定する。
【００６０】この二乗誤差が基準以上である場合はシン
プレックス法等によって電流双極子の位置をステップＳ
１１に示す様に移動させてステップＳ８に戻り、二乗誤
差の値が収束する迄この動作を繰り返す。
プレックス法等によって電流双極子の位置をステップＳ
１１に示す様に移動させてステップＳ８に戻り、二乗誤
差の値が収束する迄この動作を繰り返す。
【００６１】このように二乗誤差の値が収束して基準値
以下になったら、ステップＳ１２の様にその位置の電流
双極子を等価双極子として、位置をＲＡＭ１４に記憶さ
せる。
以下になったら、ステップＳ１２の様にその位置の電流
双極子を等価双極子として、位置をＲＡＭ１４に記憶さ
せる。
【００６２】次にステップＳ１２で決定した位置の等価
双極子のベクトル成分をステップＳ１３に示す様に演算
する。
双極子のベクトル成分をステップＳ１３に示す様に演算
する。
【００６３】次のステップＳ１４では実測された電位に
対して電流双極子から求めた電位がどの程度近似してい
るかの程度を表す双極子度ｄを次式（１）及び（２）に
示すように計算する。
対して電流双極子から求めた電位がどの程度近似してい
るかの程度を表す双極子度ｄを次式（１）及び（２）に
示すように計算する。
【００６４】
【数１】
【００６５】
【数２】
【００６６】なお、上記の式（１）、（２）においてＭ
はセンサ２の数であり、また、Ｖma及びＶcaはそれぞれ
測定値及び計算値の平均値を示している。
はセンサ２の数であり、また、Ｖma及びＶcaはそれぞれ
測定値及び計算値の平均値を示している。
【００６７】次にこの双極子度ｄの値を予め決めてお
き、限界値以上か否かをステップＳ１５で判断する。例
えば双極子度ｄの限界値を８０％以上のものは有効と
し、８０％以下ではステップＳ７に戻し次の時点のサン
プリング値を指定する。
き、限界値以上か否かをステップＳ１５で判断する。例
えば双極子度ｄの限界値を８０％以上のものは有効と
し、８０％以下ではステップＳ７に戻し次の時点のサン
プリング値を指定する。
【００６８】双極子度ｄが８０％以上であればステップ
Ｓ１６に示すように、この双極子度ｄの判定パラメータ
値を所定の時間範囲について計算する。これは図７のル
ーチンを必要な回数繰り返すことにより行うことができ
る。
Ｓ１６に示すように、この双極子度ｄの判定パラメータ
値を所定の時間範囲について計算する。これは図７のル
ーチンを必要な回数繰り返すことにより行うことができ
る。
【００６９】この場合の判定パラメータ値としては、上
述のように図５(1) に示す双極子度のピークの平均値
と、同図(2) に示す双極子度の平均値と、同図(3) に示
す双極子度のピークの中央値と、同図(4) に示す双極子
度の中央値とがあり、これらのいずれかを所定の解析時
間範囲を指定して計算する。
述のように図５(1) に示す双極子度のピークの平均値
と、同図(2) に示す双極子度の平均値と、同図(3) に示
す双極子度のピークの中央値と、同図(4) に示す双極子
度の中央値とがあり、これらのいずれかを所定の解析時
間範囲を指定して計算する。
【００７０】そして、ステップＳ１７では、計算した双
極子度ｄの判定パラメータ値を図５(1) 〜(4) に示した
基準判定パラメータ値と比較して、痴呆度を判定する。
極子度ｄの判定パラメータ値を図５(1) 〜(4) に示した
基準判定パラメータ値と比較して、痴呆度を判定する。
【００７１】このようにして判定された痴呆度は、ステ
ップＳ１８に示すように、ＣＲＴ３１上に例えば図１，
図３に示すような等価双極子図と共にその「％」が表示
されることとなる。
ップＳ１８に示すように、ＣＲＴ３１上に例えば図１，
図３に示すような等価双極子図と共にその「％」が表示
されることとなる。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る脳活動
自動判定装置によれば、被験者の頭皮電位または磁場を
複数個のセンサにより検出し、頭部内に仮定した電流双
極子が該脳波センサの位置に作る電位・磁場分布と各セ
ンサ出力によって示される測定電位・磁場との二乗誤差
が最小になる等価双極子を決定したときの近似度を示す
双極子度の判定パラメータ値と予め測定して記憶した年
令別の該双極子度の基準判定パラメータ値との相対関係
から該被験者の痴呆度を自動判定するように構成したの
で、従来のような問診式の判定結果とは異なり、客観的
で正確・迅速な被験者の痴呆度を判定することが可能と
なる。
自動判定装置によれば、被験者の頭皮電位または磁場を
複数個のセンサにより検出し、頭部内に仮定した電流双
極子が該脳波センサの位置に作る電位・磁場分布と各セ
ンサ出力によって示される測定電位・磁場との二乗誤差
が最小になる等価双極子を決定したときの近似度を示す
双極子度の判定パラメータ値と予め測定して記憶した年
令別の該双極子度の基準判定パラメータ値との相対関係
から該被験者の痴呆度を自動判定するように構成したの
で、従来のような問診式の判定結果とは異なり、客観的
で正確・迅速な被験者の痴呆度を判定することが可能と
なる。
【図１】正常者の頭部における等価双極子の時間変化分
布を示した断面図である。
布を示した断面図である。
【図２】正常者の双極子度特性を時間に対応させて示し
たグラフ図である。
たグラフ図である。
【図３】重度痴呆障害者の頭部における等価双極子の時
間変化分布を示した断面図である。
間変化分布を示した断面図である。
【図４】重度痴呆障害者の双極子度特性を時間に対応さ
せて示したグラフ図である。
せて示したグラフ図である。
【図５】正常者と重度痴呆障害者の双極子度を各種の判
定パラメータ値で示した特性曲線図である。
定パラメータ値で示した特性曲線図である。
【図６】本発明に係る脳活動自動判定装置の実施例を示
したブロック図である。
したブロック図である。
【図７】本発明に係る脳活動自動判定装置に用いる演算
装置の処理手順を示したフローチャート図である。
装置の処理手順を示したフローチャート図である。
【図８】従来より知られている長谷川式簡易知能評価ス
ケール（ＨＤＳ）を示す図表である。
ケール（ＨＤＳ）を示す図表である。
【図９】従来より知られている国立精研式痴呆スクリー
ニング・テストを示す図表である。
ニング・テストを示す図表である。
【図１０】従来より知られているミニ・メンタル・ステ
ート（ＭＭＳ）法を示す図表である。
ート（ＭＭＳ）法を示す図表である。
【図１１】従来より知られているＮ式精神機能検査（そ
の１）を示す図表である。
の１）を示す図表である。
【図１２】従来より知られているＮ式精神機能検査（そ
の２）を示す図表である。
の２）を示す図表である。
【図１３】従来より知られているＭＳＱの精神状態質問
表を示す図表である。
表を示す図表である。
１ 被験者の頭部 ２ 脳波（脳磁）センサ群 ３ 増幅器 ５ Ａ／Ｄ変換器 １０ コンピュータ １１ ＣＰＵ １３ ＲＯＭ １４ ＲＡＭ ２２ 頭部形状センサ ２４ キーボード ２５ 外部記憶装置 ３１ ＣＲＴ ３２ プリンタ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】 被験者の頭部に取り付けられて該被験者
の頭皮電位を検出する複数個の脳波センサと、各脳波セ
ンサの出力信号を増幅する増幅器と、該増幅器の各出力
信号をディジタル信号に変換すると共に該頭部内に仮定
した電流双極子が該脳波センサの位置に作る電位分布と
各ディジタル信号によって示される測定電位との二乗誤
差が最小になる等価双極子を決定したときの近似度を示
す双極子度の判定パラメータ値と予め測定して記憶した
年令別の該双極子度の基準判定パラメータ値との相対関
係から該被験者の痴呆度を判定する演算装置と、該演算
装置の判定結果を表示する表示装置と、を備えたことを
特徴とする脳活動自動判定装置。 - 【請求項２】 該判定パラメータ値が、所定時間範囲に
ついての該双極子度の平均値、中央値、ピークの平均値
及びピークの中央値のいずれかであることを特徴とした
請求項１に記載の脳活動自動判定装置。 - 【請求項３】 該演算装置が、該基準判定パラメータ値
が年令別の痴呆度ゼロ％と痴呆度１００％とで構成さ
れ、該痴呆度がこれらの基準判定パラメータ値の比例配
分値で与えられることを特徴とした請求項１または２に
記載の脳活動自動判定装置。 - 【請求項４】 該演算装置が、該電流双極子として２つ
の電流双極子を仮定し、α波周波数帯域内の信号を用い
て該双極子度を求めることを特徴とした請求項１乃至３
のいずれかに記載の脳活動自動判定装置。 - 【請求項５】 該脳波センサの代わりに脳磁センサを用
いて該電位の代わりに磁場を用いることを特徴とした請
求項１乃至４のいずれかに記載の脳活動自動判定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6063105A JP2540728B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 脳活動自動判定装置 |
| US08/852,672 US5797853A (en) | 1994-03-31 | 1997-05-07 | Method and apparatus for measuring brain function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6063105A JP2540728B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 脳活動自動判定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07265275A true JPH07265275A (ja) | 1995-10-17 |
| JP2540728B2 JP2540728B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=13219688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6063105A Expired - Fee Related JP2540728B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 脳活動自動判定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5797853A (ja) |
| JP (1) | JP2540728B2 (ja) |
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