JPH10295673A - Disease seriousness diagnosis device - Google Patents

Disease seriousness diagnosis device

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JPH10295673A
JPH10295673A JP9111394A JP11139497A JPH10295673A JP H10295673 A JPH10295673 A JP H10295673A JP 9111394 A JP9111394 A JP 9111394A JP 11139497 A JP11139497 A JP 11139497A JP H10295673 A JPH10295673 A JP H10295673A
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learning
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Hitoshi Murase
仁 村瀬
Yoshio Fukuhara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To objectively diagnose the seriousness and the state of the disease based on stabilometry data by extracting evaluation parameter from the stabilometry results so as to learn the diagnosis of the disease seriousness, and analyzing the evaluation parameter using the learning result so as to diagnose the seriousness of the disease. SOLUTION: When a testee is mounted on a detection table 2, respective loads detected by load sensors S1-S3 are outputted by a signal amplifier 3. The signal amplifier 3 amplifies the respective load signals to a prescribed level and an A/D converter 4 converts the respective load detection signals into digital data so as to output it to an device 5. The arithmetic device 5 extracts the evaluation parameter stored in the hard disc beforehand based on the stabilometry results so as to diagnose the disease seriousness based on the input data such as the extracted evaluation parameter, an input signal expressing the disease name inputted from the outside, and the learning results by an error inverse propagation method of a neural network, using the neural network.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、病気の重度診断装
置に係り、詳細には、重心動揺計による重心動揺検査デ
ータをニューラルネットワークの手法を用いて解析し、
同一カテゴリーの病気の重度を診断する重度診断機能を
備えた病気の重度診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for diagnosing the severity of a disease, and more particularly, to a method of analyzing a center of gravity sway test data by a sway meter using a neural network technique.
The present invention relates to a disease severity diagnosis apparatus having a severity diagnosis function for diagnosing the severity of a disease in the same category.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、めまい、平衡障害を訴える各
病気ごとの重度や病態により、重心動揺計による重心動
揺検査のデータが異なることは経験的に知られていた。
例えば、このことを利用して、パーキンソン病と診断さ
れている患者に対して、重心動揺計による検査を行いそ
の検査による重心動揺検査のデータを医師が解析するこ
とにより、同じパーキンソン病であっても、陽性症候
群、陰性症候a群、または、陰性症候b群のいずれかで
あるか判別することができる。
2. Description of the Related Art It has been empirically known that data of a body sway test using a body sway meter is different depending on the severity and condition of each disease which complains of vertigo and imbalance.
For example, utilizing this fact, a patient diagnosed with Parkinson's disease is tested by a body sway meter, and a physician analyzes the data of the body sway test by the test. Can also be determined to be any of the positive syndrome, the negative symptom group a, or the negative symptom group b.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記重
度診断は、データを解析する医師の経験による判断に頼
っており、客観的な重度や病態の診断の判断基準は確立
されていなかった。このような、データを基にあるパタ
ーンを見いだすアナログ的な問題に関しては、パターン
マッピング、パターン完全化、パターン認識等のパター
ンに関連した問題において優れた能力を発揮するニュー
ラルネットワーク技術からのアプローチが有効である。
However, the above-mentioned severe diagnosis relies on the experience of a physician who analyzes the data, and no objective criteria for diagnosing the severity or disease state has been established. For such analog problems of finding a pattern based on data, it is effective to use an approach from neural network technology that demonstrates excellent capabilities in pattern-related problems such as pattern mapping, pattern perfection, and pattern recognition. It is.

【0004】ニューラルネットワークは、それまでの逐
次処理型コンピュータシステムでは解決できない、ある
いは解決できたとしても効率的でないアナログ情報処理
の問題に対して、脳の神経細胞をモデルとして複数のプ
ロセッサを相互に密に結合させて並列処理を行う並列処
理型コンピュータシステムにより解決しようとするもの
であり、特に、パターンマッピング、パターン完全化、
パターン認識等のパターンに関連した問題において優れ
た能力を発揮する。ニューラルネットワーク技術におい
ては、生物の神経系の仕組み、可能ならば人間の脳神経
系の仕組みを、工学的に実現しようとする処理方式を用
いている。すなわち、多数の単純ではあるが超並列的か
つ超分散的に信号処理を行うニューロンという素子がネ
ットワーク状に接続され、交互に信号をやりとりするこ
とによりネットワーク全体で情報の処理を行う。その
際、いくつかのサンプル的な入力データをネットワーク
に与えて、目的とする出力データが得られるように、ネ
ットワークを自発的に学習させて、処理手順をネットワ
ーク自身が見いだすようにさせる。
[0004] A neural network solves a problem of analog information processing that cannot be solved by a conventional sequential processing computer system or is inefficient even if it can be solved. It is intended to be solved by a parallel processing type computer system that performs tightly coupled parallel processing, especially pattern mapping, pattern perfection,
It excels in pattern-related issues such as pattern recognition. In the neural network technology, a processing method for engineeringly realizing a mechanism of a biological nervous system and, if possible, a mechanism of a human brain nervous system is used. That is, a large number of simple but super-parallel and super-dispersed neurons that perform signal processing are connected in a network form, and exchange information to perform information processing on the entire network. At this time, some sample input data are given to the network, and the network is spontaneously learned so that the desired output data is obtained, so that the network itself finds a processing procedure.

【0005】この訓練による学習能力は、ニューラルネ
ットワークの大きな特徴であるが、その中でも以下に説
明する誤差逆伝搬法はニューラルネットワークパラダイ
ムの中でもっとも広く用いられるものであり、広い範囲
の分野での応用において成功を収めている。
[0005] The learning ability by training is a major feature of neural networks. Among them, the error backpropagation method described below is the most widely used neural network paradigm, and has a wide range of fields. Successful in application.

【0006】ニューラルネットワークの処理ユニットで
は、別の複数のユニットからの多重入力の各相互結合の
強さによって重み付け総和をとる演算を行い、非線形し
きい値関数によって出力を計算し、計算結果は、出力側
の相互結合を通って、目標処理ユニットへ送られる。こ
の処理ユニットの相互結合の強さの重みを調整する、す
なわち、ネットワークが誤った答えを出せば誤りがより
小さくなるように重みが訂正されて、その結果ネットワ
ークの以後の応答が正しくなる確率が上昇するようにす
るのが誤差逆伝搬法である。入力パターンが与えられる
とネットワークがそれに関連した出力パターンを生ずる
ことをパターンマッピングというが、誤差逆伝搬法はこ
のパターンマッピングを必要とするような問題を取り扱
うことができる。
[0006] The processing unit of the neural network performs an operation of obtaining a weighted sum according to the strength of each mutual coupling of multiple inputs from another plurality of units, and calculates an output by a nonlinear threshold function. It is sent to the target processing unit through the output side interconnect. The weight of the strength of the interconnection of the processing units is adjusted, i.e. the weight is corrected so that if the network gives the wrong answer, the weight is corrected so that the probability that the subsequent response of the network is correct will be correct. The ascending error is the error back propagation method. Given that the network produces an output pattern associated with it given an input pattern, this is called pattern mapping, and the backpropagation method can handle problems that require this pattern mapping.

【0007】本発明の課題は、このニューラルネットワ
ークの誤差逆伝搬法の手法を用いて重心動揺計での検査
による重心動揺検査データから耳鼻科領域で平衡機能障
害を伴う疾患の、客観的な重度や病態の診断を可能にす
る重度診断機能を備えた病気の重度診断装置を提供する
ことである。
[0007] The object of the present invention is to provide a method for the objective severity of a disease accompanied by a balance dysfunction in the otolaryngological region from test data of a body sway by a test using a body sway meter by using the back propagation method of the neural network. It is an object of the present invention to provide an apparatus for seriously diagnosing a disease, which is provided with a severely diagnosing function enabling diagnosis of a disease or a disease state.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
被検者の荷重を検出する検出台と、この検出台により検
出される荷重から被検者の重心を所定の演算処理により
重心演算結果として順次求める演算手段と、この演算手
段により順次求められた重心演算結果を順次記憶する重
心演算結果記憶手段と、を備えた重心動揺計から得られ
る重心演算結果に基づいて病気の重度を診断する病気の
重度診断装置であって、被験者の病名を入力する入力手
段と、前記重心演算結果記憶手段に記憶された重心演算
結果から病気の重度診断に使用する評価用パラメータを
抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された評
価用パラメータに基づいて、前記入力手段から入力され
た病名に係る病気の重度診断の学習を行う学習手段と、
この学習手段により学習された病気の重度診断の学習結
果を用いて、前記抽出手段により抽出された評価用パラ
メータを解析して、前記入力手段から入力された病名に
係る病気の重度診断を行う重度診断手段と、この重度診
断手段により行われた病気の重度診断結果を出力する出
力手段と、を備えたことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
A detection table for detecting the load of the subject, calculating means for sequentially obtaining the center of gravity of the subject from the load detected by the detection table as a result of calculating the center of gravity by a predetermined calculation process; A gravity center calculation result storage means for sequentially storing a gravity center calculation result, and a disease severity diagnosis apparatus for diagnosing the severity of a disease based on a gravity center calculation result obtained from a gravity center sway meter, wherein a disease name of a subject is input. Input means, extraction means for extracting an evaluation parameter used for the severity diagnosis of a disease from the center of gravity calculation result stored in the center of gravity calculation result storage means, based on the evaluation parameter extracted by the extraction means, Learning means for learning the severity diagnosis of the disease relating to the disease name inputted from the input means,
Using the learning result of the severity diagnosis of the disease learned by the learning means, analyzing the evaluation parameters extracted by the extraction means, and performing a severity diagnosis of the disease associated with the disease name input from the input means. A diagnostic means; and an output means for outputting a result of the severe diagnosis of the disease performed by the severe diagnostic means.

【0009】請求項1記載の発明によれば、抽出手段
は、前記重心演算結果記憶手段に記憶された重心演算結
果から病気の重度診断に使用する評価用パラメータを抽
出し、学習手段は、この抽出手段により抽出された評価
用パラメータに基づいて、前記入力手段から入力された
病名に係る病気の重度診断の学習を行い、重度診断手段
は、この学習手段により学習された病気の重度診断の学
習結果を用いて、前記抽出手段により抽出された評価用
パラメータを解析して、前記入力手段から入力された病
名に係る病気の重度診断を行い、出力手段は、この重度
診断手段により行われた病気の重度診断結果を出力す
る。
According to the first aspect of the present invention, the extracting means extracts an evaluation parameter used for diagnosing the severity of a disease from the center-of-gravity calculation result stored in the center-of-gravity calculation result storing means. Based on the evaluation parameters extracted by the extracting means, learning of a severity diagnosis of the disease associated with the disease name input from the input means is performed, and the severity diagnosis means learns the severity diagnosis of the disease learned by the learning means. Using the result, the evaluation parameters extracted by the extraction means are analyzed, and a severity diagnosis of the disease associated with the disease name input from the input means is performed. The result of the severe diagnosis is output.

【0010】したがって、重心動揺計による重心演算結
果を用いて病気の重度を客観的に診断した結果を出力す
ることができる。
Therefore, it is possible to output the result of objectively diagnosing the severity of the disease using the result of the calculation of the center of gravity by the sway meter.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の病
気の重度診断装置において、前記学習手段は、前記入力
された病名に係る病気の重度診断の学習を、所定のニュ
ーラルネットワークに基づく学習方法を用いて行い、前
記重度診断手段は、この学習手段により学習されたニュ
ーラルネットワークを用いて前記病気の重度診断を行う
ことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the apparatus for diagnosing a disease severity according to the first aspect, the learning means performs learning of the severity diagnosis of the disease associated with the input disease name based on a predetermined neural network. The method is characterized in that the severity diagnosis means performs a severity diagnosis of the disease using a neural network learned by the learning means.

【0012】請求項2記載の発明によれば、前記学習手
段は、前記入力された病名に係る病気の重度診断の学習
を、所定のニューラルネットワークに基づく学習方法を
用いて行い、前記重度診断手段は、この学習手段により
学習されたニューラルネットワークを用いて前記病気の
重度診断を行う。
According to the second aspect of the present invention, the learning means performs the learning of the severity diagnosis of the disease associated with the input disease name using a learning method based on a predetermined neural network. Performs a severe diagnosis of the disease using the neural network learned by the learning means.

【0013】したがって、ニューラルネットワークの確
立された学習則を用いて、信頼性の高い客観的な病気の
重度診断結果を出力することができる。
Therefore, a highly reliable objective diagnosis result of a disease can be output using the established learning rule of the neural network.

【0014】請求項3記載の発明は、請求項1あるいは
2記載の病気の重度診断装置において、前記出力手段
は、前記重度診断手段により行われた病気の重度診断結
果が多岐の症状にわたる場合は、その診断症状毎に割合
を示す出力を行うことを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the apparatus for diagnosing a disease severity according to the first or second aspect, the output means is provided when the result of the severity diagnosis of the disease performed by the severeness diagnosis means covers various symptoms. In addition, an output indicating the ratio is performed for each diagnostic symptom.

【0015】請求項3記載の発明によれば、前記出力手
段は、前記重度診断手段により行われた病気の重度診断
結果が多岐の症状にわたる場合は、その診断症状毎に割
合を示す出力を行う。
According to the third aspect of the present invention, when the result of the severe diagnosis of the disease performed by the severe diagnostic means covers a wide range of symptoms, the output means outputs an indication indicating a ratio for each diagnostic symptom. .

【0016】したがって、病気の重度診断結果を視覚的
に分かり易い表現で出力することができる。
Therefore, it is possible to output the result of the serious diagnosis of the disease in an easily understandable expression.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1〜図15は、本発明を適
用した病気の重度診断装置の一実施の形態を示す図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIGS. 1 to 15 are diagrams showing an embodiment of a disease severity diagnosis apparatus to which the present invention is applied.

【0018】まず、構成を説明する。図1は、本実施の
形態の病気の重度診断装置1の要部構成を示すブロック
図である。この図1において、病気の重度診断装置1
は、検出台2、信号増幅器3、A/D変換器4、演算装
置5、表示装置6及び印刷装置7により構成されてい
る。
First, the configuration will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a disease severity diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment. In this FIG.
Comprises a detection table 2, a signal amplifier 3, an A / D converter 4, an arithmetic unit 5, a display unit 6, and a printing unit 7.

【0019】検出台2は、被検者に検出台2の上に乗ら
れたときに、その各頂点で荷重を検出する荷重センサー
S1〜S3を備え、その荷重センサーS1〜S3により
検出される各荷重を荷重検出信号として信号増幅器3に
出力する。
The detection table 2 is provided with load sensors S1 to S3 for detecting a load at each apex when the subject rides on the detection table 2, and is detected by the load sensors S1 to S3. Each load is output to the signal amplifier 3 as a load detection signal.

【0020】信号増幅器3は、検出台2から入力される
各荷重検出信号を後段の各ブロックで処理可能な信号レ
ベルにするため、各荷重検出信号を所定レベルに増幅し
てA/D変換器4に出力する。
The signal amplifier 3 amplifies each load detection signal to a predetermined level and converts the load detection signal input from the detection table 2 into a signal level that can be processed by each subsequent block. 4 is output.

【0021】A/D変換器4は、信号増幅器3から入力
される各荷重検出信号を演算装置5で処理可能なデジタ
ルデータにA/D変換するため、各荷重検出信号を所定
の荷重データに変換して演算装置5に出力する。
The A / D converter 4 A / D converts each load detection signal input from the signal amplifier 3 into digital data that can be processed by the arithmetic unit 5, and converts each load detection signal into predetermined load data. The data is converted and output to the arithmetic unit 5.

【0022】演算装置5は、CPU(Central Processi
ng Unit )、ROM(Read Only Memory)、RAM(Ra
ndom Access Memory)及びハードディスク等から構成さ
れ、図2及び図3に示す機能を有する。図2は演算装置
5の機能構成を示す図であり、図2において、演算装置
5は、A/D変換器4から入力される各荷重データから
各荷重を検出する荷重検出機能と、この検出された各荷
重から重心を演算する重心演算機能と、この演算された
重心演算結果を記憶する重心演算結果記憶機能と、この
記憶された重心演算結果を解析する解析機能と、この解
析結果を表示装置6に表示する表示機能と、この解析結
果を印刷装置7によって印刷する印刷機能と、を有す
る。
The arithmetic unit 5 has a CPU (Central Processi
ng Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Ra
2 and 3 and has the functions shown in FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the arithmetic unit 5. In FIG. 2, the arithmetic unit 5 detects a load from each load data input from the A / D converter 4, and detects the load. The center of gravity calculation function for calculating the center of gravity from each of the calculated loads, the center of gravity calculation result storage function for storing the calculated center of gravity calculation results, the analysis function for analyzing the stored center of gravity calculation results, and the analysis results are displayed. It has a display function for displaying on the device 6 and a printing function for printing the analysis result by the printing device 7.

【0023】また、図3は図2の解析機能の詳細を示す
図である。この図3において、演算装置5は、RAMに
記憶した重心演算結果を取り込み、予めハードディスク
に格納された評価用パラメータを抽出する評価用パラメ
ータの抽出機能と、この抽出した評価用パラメータと外
部から入力される病名を表現する入力信号とニューラル
ネットワークの誤差逆伝搬法による学習結果とを入力と
してニューラルネットワークを用いて病気の重度を診断
するニューラルネットワークによる重度診断機能と、を
有する。
FIG. 3 is a diagram showing details of the analysis function of FIG. In FIG. 3, the arithmetic unit 5 takes in the center-of-gravity calculation results stored in the RAM, extracts the evaluation parameters stored in the hard disk in advance, and extracts the evaluation parameters. A neural network for diagnosing the severity of a disease by using a neural network as an input of an input signal representing a disease name to be performed and a learning result of the neural network by an error backpropagation method.

【0024】表示装置6としては、CRT(Cathode Ra
y Tube)等が利用され、演算装置5により重心演算結果
を解析され、病気の重度を診断された重度診断結果等を
表示する。印刷装置7は、演算装置5により重心演算結
果を解析され、病気の重度を診断された重度診断結果等
を印刷する。
As the display device 6, a CRT (Cathode Ra) is used.
y Tube) or the like is used, and the calculation device 5 analyzes the result of the calculation of the center of gravity, and displays a result of a serious diagnosis in which the severity of the disease is diagnosed. The printing device 7 analyzes the result of the calculation of the center of gravity by the calculation device 5, and prints a result of the severity diagnosis or the like in which the severity of the disease is diagnosed.

【0025】次に、本実施の形態の動作を説明する。ま
ず、上記演算装置5により重度診断前の最適なニューラ
ルネットワーク構築時に実行される、図3に図示したニ
ューラルネットワークの学習の機能について図4〜図1
2を参照して説明する。図4は、ニューラルネットワー
クの学習機能について説明したフローチャートであり、
図5及び図6は、ニューラルネットワーク構造を示す図
であり、図7〜図12は、最適なニューラルネットワー
ク構築時の学習結果の例を示すグラフである。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, the learning function of the neural network shown in FIG. 3 which is executed by the arithmetic unit 5 at the time of constructing an optimal neural network before severe diagnosis is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating a learning function of the neural network.
5 and 6 are diagrams showing a neural network structure, and FIGS. 7 to 12 are graphs showing examples of learning results when an optimal neural network is constructed.

【0026】まず、演算装置5は、ハードディスク等の
記憶装置に蓄積された、ひとつのカテゴリー(例えば小
脳疾患)に属する病気についての過去の重心動揺検査デ
ータの中から、重度(例えば小脳中部、小脳半球部、脊
髄小脳変性症等)が既知の評価用データを収集し(図4
ステップS1)、このデータを構造が最適化されていな
い状態のニューラルネットワークに対して入力する(図
4ステップS2)。
First, the arithmetic unit 5 calculates a severe (for example, middle cerebellar, cerebellar, etc.) data from past sway test data for diseases belonging to one category (for example, cerebellar disease) stored in a storage device such as a hard disk. Hemispheres, spinocerebellar degeneration, etc.) were collected for known evaluation data (FIG. 4).
Step S1) This data is input to the neural network whose structure is not optimized (Step S2 in FIG. 4).

【0027】次に、ニューラルネットワークの構造を決
める(図4ステップS3)作業に移行するが、ニューラ
ルネットワークのモデルとしては、図5に示すような階
層型のニューラルネットワークを採用している。このニ
ューラルネットワークでは、複数の入力を受けてあるし
きい値関数で演算を行い出力する信号処理素子であるユ
ニットが、入力層、中間層、出力層の3種類のそれぞれ
独立な層に分かれて配置されており、入力層が1番目、
中間層が2番目、そして出力層が3番目といったように
明確に順番が付けられ、入力層を構成する入力ユニット
U1〜U6、中間層を構成する中間ユニットU7〜U1
1、及び、出力層を構成する出力ユニットU12〜U1
4を有している。
Next, the operation shifts to the operation of determining the structure of the neural network (step S3 in FIG. 4). As the neural network model, a hierarchical neural network as shown in FIG. 5 is employed. In this neural network, a unit, which is a signal processing element that receives a plurality of inputs, performs an operation using a threshold function, and outputs the signals, is arranged in three types of independent layers: an input layer, an intermediate layer, and an output layer. The input layer is the first,
The intermediate layer is the second, the output layer is the third, and so on. The input units U1 to U6 constituting the input layer and the intermediate units U7 to U1 constituting the intermediate layer.
1, and output units U12 to U1 forming an output layer
Four.

【0028】第(k−1)層のユニットUiと第k層の
ユニットUjの間の結合の強さは荷重と呼ばれwk-1 i k j
と表す。例えば、入力層(第1層)の入力ユニットU1
と中間層(第2層)の中間ユニットU7の間の荷重はw
1 1 2 7となる。また、各層はそれより前の層からしか入力
を受けないことになっている。したがって、前に戻るフ
ィードバック型の結合がないため、第1層すなわち入力
層に与えられた入力パターンが次々と層を経ながら変換
されて、出力層である最終層に達することで1回の情報
処理が終了することになる。なお、図5では、各ユニッ
ト間の荷重をユニット間を結ぶ線の太さ(太いほど荷重
が大きい)と線種(点線が正の値、実線が負の値)で表
現している。
The strength of the connection between the unit Ui of the (k-1) th layer and the unit Uj of the kth layer is called a load and is called w k-1 i k j
It expresses. For example, the input unit U1 of the input layer (first layer)
And the load between the intermediate unit U7 of the intermediate layer (second layer) is w
1 1 2 7 Each layer is supposed to receive input only from an earlier layer. Therefore, since there is no feedback-type coupling back, the input pattern given to the first layer, that is, the input layer, is successively converted through the layers, and reaches the final layer, which is the output layer, so that one time information is obtained. The process will end. In FIG. 5, the load between the units is represented by the thickness of the line connecting the units (the thicker the load is, the greater the load) and the type of line (the dotted line is a positive value, and the solid line is a negative value).

【0029】ここで、第k層のユニットUjへの入力の
総和をik j、第(k−1)層のユニットUiからの出力
の総和をok-1 i、とすると、ik jは、(k−1)層の全
てのユニットUiからの入力にそれぞれの荷重を掛けた
総和をとり、
[0029] Here, the sum of the input to the unit Uj of the k layer i k j, when the sum of the output from the unit Ui of the (k-1) layer o k-1 i, that, i k j Is the sum of the inputs from all units Ui in the (k-1) layer multiplied by the respective loads,

【数1】 また、k層のユニットUjからの出力値をok jとし、し
きい値関数f(x)は全てのユニットに共通で、式
(2) f(x)=1/(1+exp(−x))・・・(2) で与えられるものとすると、ok jは、 ok j=f(ik j)・・・(3) と表される。
(Equation 1) Further, the output values from unit Uj of k layer and o k j, threshold function f (x) is common to all units of formula (2) f (x) = 1 / (1 + exp (-x) ) assuming that given by ··· (2), o k j is expressed as o k j = f (i k j) ··· (3).

【0030】入力ユニットU1〜U6には、病気の重度
診断装置1での測定値から内部の演算装置5における図
3に図示した評価用パラメータの抽出機能によって評価
用パラメータが抽出され、ハードディスク等に評価用デ
ータとして保存されていたデータが入力される。
In the input units U1 to U6, the evaluation parameters are extracted from the measurement values of the disease severity diagnostic apparatus 1 by the function of extracting the evaluation parameters shown in FIG. The data stored as evaluation data is input.

【0031】具体的には、重心動揺の軌跡の最外郭によ
って囲まれる内側の面積である、外周面積E.AREA
が入力ユニットU1に入力され、計測時間内の重心の移
動速度の平均値である、単位時間軌跡長LNG/TIM
Eが入力ユニットU2に入力され、計測時間内の単位面
積中で移動した重心の長さである、単位面積軌跡長LN
G/AREAが入力ユニットU3に入力され、X(左
右)方向の動揺の平均値である、X方向動揺平均中心変
位MXが入力ユニットU4に入力され、Y(前後)方向
の動揺の平均値である、Y方向動揺平均中心変位MYが
入力ユニットU5に入力され、外周面積における閉眼/
開眼動揺の比である、ロンベルグ率ROMが入力ユニッ
トU6に入力される。
Specifically, the outer peripheral area E.I., which is the inner area surrounded by the outermost contour of the locus of sway of the center of gravity. AREA
Is input to the input unit U1, and the unit time trajectory length LNG / TIM, which is the average value of the moving speed of the center of gravity within the measurement time
E is input to the input unit U2, and the unit area locus length LN, which is the length of the center of gravity moved in the unit area within the measurement time,
G / AREA is input to the input unit U3, and the average X-direction fluctuation center displacement MX, which is the average value of the vibration in the X (left and right) direction, is input to the input unit U4. A certain Y-direction fluctuation average center displacement MY is input to the input unit U5, and the closed eye /
The Romberg rate ROM, which is the ratio of the eye opening sway, is input to the input unit U6.

【0032】入力層(第1層)の入力ユニットU1で
は、i1 1=E.AREAとして、o1 1=f(i1 1)を中
間層(第2層)の中間ユニットU7〜U11のそれぞれ
に対して出力する。入力ユニットU2〜U6においても
同様の処理が行われる。
[0032] The input unit U1 of the input layer (first layer), i 1 1 = E. As AREA, outputs o 1 1 = f a (i 1 1) intermediate layer for each of the intermediate unit U7~U11 (second layer). Similar processing is performed in the input units U2 to U6.

【0033】中間層(第2層)の中間ユニットU7で
は、
In the intermediate unit U7 of the intermediate layer (second layer),

【数2】 として、o2 7=f(i2 7)を出力層(第3層)の出力ユ
ニットU12〜U14のそれぞれに対して出力する。中
間ユニットU8〜U11においても同様の処理が行われ
る。
(Equation 2) As for output to the respective output units U12~U14 output layer o 2 7 = f (i 2 7) ( third layer). Similar processing is performed in the intermediate units U8 to U11.

【0034】出力層(第3層)の出力ユニットU12で
は、
In the output unit U12 of the output layer (third layer),

【数3】 として、o3 12 =f(i3 12 )を出力する。ここで、出
力ユニットU12には、ニューラルネットワーク外部か
ら教師信号y12が与えられており、出力ユニットU12
は、学習信号d3 12 を計算し、結合荷重修正量Δw2 i 3
12 を求め、中間層(第2層)の中間ユニットU7〜U
11それぞれとの結合荷重をw2 i 3 12 +Δw2 i 3 12 に修
正する。
(Equation 3) Is output as o 3 12 = f (i 3 12 ). Here, the output unit U12, is given a teacher signal y 12 from the neural network outside, the output unit U12
Calculates the learning signal d 3 12 and calculates the connection weight correction amount Δw 2 i 3
12 and determine the intermediate units U7 to U of the intermediate layer (second layer)
11 is corrected to w 2 i 3 12 + Δw 2 i 3 12 .

【0035】ここで、教師信号は、既に分かっている結
果(ここでは小脳疾患の重度)を表す信号で、ニューラ
ルネットワーク構造の最適化は、最終的にニューラルネ
ットワークがこの教師信号に収束していくことをめざし
て行われるものであり、出力層の出力ユニットUjに対
して、教師信号yjが与えられる。
Here, the teacher signal is a signal representing a known result (here, the severity of cerebellar disease), and the optimization of the neural network structure is such that the neural network eventually converges to this teacher signal. The teacher signal y j is given to the output unit Uj of the output layer.

【0036】学習信号は、ニューラルネットワークの出
力値と教師信号との誤差を表す信号で、第m層である出
力層の出力ユニットUjにおいては、次式(6)で表さ
れる。 dm j=2(om j−yj )f´(im j)・・・(6) 式(2)のf(x)に対する1階微分関数f´(x)は
次式(7)、 f´(x)=f(x)(1−f(x))・・・(7) で表されるから、式(6)を次式(8)、 dm j=2(om j−yj )om j(1−om j)・・・(8) と表すこともできる。
The learning signal is a signal representing an error between the output value of the neural network and the teacher signal, and is represented by the following equation (6) in the output unit Uj of the m-th output layer. d m j = 2 (o m j -y j) f'(i m j) ··· (6) 1 -order differential function f'for f (x) of equation (2) (x) is expressed by the following equation (7 ), f'(x) = f (x) (1-f (x) because represented by) (7), the following equation equation (6) (8), d m j = 2 (o m j -y j) o m j (1-o m j) can also be expressed as (8).

【0037】結合荷重修正量は、最適な構造のニューラ
ルネットワークを構築するために荷重の値を修正するた
めの信号で、第(k−1)層のユニットUiと第k層の
ユニットUjの間の荷重修正量は、次式(9)で与えら
れる。 Δwk-1 i k j=−εdk jk-1 i・・・(9) (εは定数)
The connection weight correction amount is a signal for correcting the weight value in order to construct a neural network having an optimum structure, and is a signal between the unit Ui of the (k-1) th layer and the unit Uj of the kth layer. Is given by the following equation (9). Δw k-1 i k j = -εd k j o k-1 i ··· (9) (ε is a constant)

【0038】出力ユニットU13及びU14においても
同様の処理により中間層と出力層の間の全ての荷重が修
正され、この修正された荷重の値によって、次に、入力
層と中間層の間の荷重を修正する。
In the output units U13 and U14, all loads between the intermediate layer and the output layer are corrected by the same processing, and the load between the input layer and the intermediate layer is determined by the corrected load value. To correct.

【0039】すなわち、第k層のユニットUjと第(k
+1)層の全てのユニットUhとの間の修正された荷重
k j k+1 hを考慮した、第k層のユニットUjにおける学
習信号は、次式(10)、
That is, the unit Uj of the k-th layer and the unit (k
+1) The learning signal in the unit Uj of the k-th layer, taking into account the modified load w k j k + 1 h between all the units Uh of the layer, is represented by the following equation (10):

【数4】 で与えられ、この式(10)で求められたdk jを式
(9)に代入することにより、第(k−1)層の全ての
ユニットUiと第k層のユニットUjの間の荷重の荷重
修正量が求められる。
(Equation 4) And by substituting d k j obtained by equation (10) into equation (9), the load between all units Ui on the (k-1) th layer and units Uj on the kth layer is obtained. Is calculated.

【0040】例えば、小脳疾患で重度診断の結果が小脳
中部であるデータを入力した場合には、教師信号は、y
12=1、y13=0、y14=0(小脳中部であることを信
号”1”で表し、小脳半球部、脊髄小脳変性症ではない
ことを信号”0”で表す。)であるから、出力ユニット
U12〜U14の出力値o3 12 、o3 13 、o3 14 をニュ
ーラルネットワーク外部に取り出し(図4ステップS
4)、それぞれ、y12=1、y13=0、y14=0と比較
することにより最適なニューラルネットワークが構築さ
れたか否かを判別し(図4ステップS5)、出力ユニッ
トの出力値と教師信号との間の誤差が大きければ更に最
適化をするために、図4のステップS3に戻り、第1回
目の学習により修正された荷重の値を用いて、上述した
荷重の修正によるニューラルネットワークの最適化を繰
り返す。
For example, when data for which the result of the severe diagnosis is the middle part of the cerebellum for cerebellar disease, the teacher signal is y
12 = 1, y 13 = 0, and y 14 = 0 (the signal is “1” to indicate the middle of the cerebellum, and the signal “0” is not the cerebellar hemisphere or spinal cerebellar degeneration). , the output value o 3 12 output units U12~U14, o 3 13, o 3 14 neural networks outside extraction (Fig. 4 step S
4) It is determined whether an optimal neural network has been constructed by comparing y 12 = 1, y 13 = 0, and y 14 = 0, respectively (step S5 in FIG. 4). If the error from the teacher signal is large, the process returns to step S3 in FIG. 4 for further optimization, and the neural network by the above-described weight correction is used by using the weight value corrected by the first learning. Repeat optimization.

【0041】図4のステップS5において、出力ユニッ
トの出力値と教師信号との間の誤差が十分小さいと認め
られるときには、ニューラルネットワークの最適化を終
了し、最適化されたニューラルネットワーク構造を演算
装置5内のハードディスク等の記憶装置に保存する(図
4ステップS6)。
If it is determined in step S5 in FIG. 4 that the error between the output value of the output unit and the teacher signal is sufficiently small, the optimization of the neural network is terminated, and the optimized neural network structure is processed by the arithmetic unit. 5 is stored in a storage device such as a hard disk (step S6 in FIG. 4).

【0042】図5では、小脳疾患のカテゴリーに属する
病気の重度診断を行うニューラルネットワークの構築を
説明したが、図6のように、パーキンソン病のカテゴリ
ーに属する病気の重度診断を行うニューラルネットワー
クの構築も同様に行うことができる。また、図5、図6
は学習をし、最適化されたニューラルネットワークを図
示しているが、これによれば、それぞれのニューラルネ
ットワークの荷重は、異なった値に収束し固有のニュー
ラルネットワークが構築されたことは明らかである。
In FIG. 5, the construction of a neural network for performing a severe diagnosis of a disease belonging to the category of cerebellar disease has been described. As shown in FIG. 6, the construction of a neural network for performing a severe diagnosis of a disease belonging to the category of Parkinson's disease Can be performed similarly. 5 and 6
Shows a trained and optimized neural network, which clearly shows that the weights of each neural network converged to different values and a unique neural network was constructed. .

【0043】図7〜図9に、ステップS6において最適
なニューラルネットワークが構築されたか否かを判別す
る際に使用するグラフの例を小脳疾患の場合(図5に示
すニューラルネットワークを用いた場合)について示
す。
FIGS. 7 to 9 show examples of graphs used to determine whether or not an optimal neural network has been constructed in step S6 in the case of cerebellar disease (when the neural network shown in FIG. 5 is used). It shows about.

【0044】図7は、小脳中部に対応した出力値を出力
する出力ユニットU12における教師信号y12(図7
(a))とニューラルネットワーク出力値o3 12 (図7
(b))を比較するグラフである。
FIG. 7 shows the teacher signal y 12 (FIG. 7) in the output unit U12 which outputs an output value corresponding to the central part of the cerebellum.
(A)) and the neural network output value o 3 12 (FIG. 7)
It is a graph which compares (b)).

【0045】図8は、小脳半球部に対応した出力値を出
力する出力ユニットU13における教師信号y13(図8
(a))とニューラルネットワーク出力値o3 13 (図8
(b))を比較するグラフである。
FIG. 8 shows a teacher signal y 13 (FIG. 8) in an output unit U13 that outputs an output value corresponding to the cerebellar hemisphere.
(A)) and the neural network output value o 3 13 (FIG. 8)
It is a graph which compares (b)).

【0046】図9は、脊髄小脳変性症に対応した出力値
を出力する出力ユニットU14における教師信号y
14(図9(a))とニューラルネットワーク出力値o3
14 (図9(b))を比較するグラフである。
FIG. 9 shows a teacher signal y in an output unit U14 for outputting an output value corresponding to spinocerebellar degeneration.
14 (FIG. 9A) and neural network output value o 3
14 is a graph comparing FIG. 9 (b).

【0047】図7〜図9の横軸は共通であり、各図の
(a)の横軸は教師信号y(n)(nはデータの番号|
n=0、1、2、・・・、13)を表し、各図の(b)の
横軸はニューラルネットワーク出力値o(n)(nはデ
ータの番号|n=0、1、2、・・・、13)を表してい
る。すなわち、y(0)、y(1)は、図7においてy
1 2=1、図8においてy13=0、図9においてy14=0
というパターンによって重度が小脳中部であることを表
しており、y(2)〜y(7)は、y12=0、y13
1、y14=0というパターンによって重度が小脳半球部
であることを表しており、y(8)〜y(13)は、y
12=0、y13=0、y14=1というパターンによって重
度が脊髄小脳変性症であることを表している。
The horizontal axis in FIGS. 7 to 9 is common, and the horizontal axis in FIG. 7A is the teacher signal y (n) (n is the data number |
n = 0, 1, 2,..., 13), and the horizontal axis of (b) in each figure is the neural network output value o (n) (n is the data number | n = 0, 1, 2,. .., 13). That is, y (0) and y (1) are y in FIG.
1 2 = 1, y 13 = 0 in FIG. 8, y 14 = 0 in FIG. 9
Indicates that the severity is in the middle part of the cerebellum, and y (2) to y (7) are y 12 = 0 and y 13 =
A pattern of 1, y 14 = 0 indicates that the severity is in the cerebellar hemisphere, and y (8) to y (13) are y
It indicates that severe is spinocerebellar degeneration by 12 = 0, y 13 = 0 , y 14 = 1 that pattern.

【0048】これらの教師信号y(n)に対するニュー
ラルネットワーク出力値は、y(0)、y(1)に対し
てo(0)、o(1)は、どちらもo3 12 ≒1、o3 13
≒0、o3 14≒0であり、学習の結果、入力信号に対し
てほぼ正しい結果を出力しているといえる。同様に、y
(2)〜y(13)に対してo(2)〜o(13)もほ
ぼ正しい結果を出力していると言えるが、これらの出力
値の中には、図8におけるo(5)や図9におけるo
(10)のように、教師信号の値との誤差が無視できな
いほどに大きいデータも存在する。
The neural network output values for these teacher signals y (n) are o (0) and o (1) for y (0) and y (1), and both o 3 12 ≒ 1, o 3 13
≒ 0, o 3 14 ≒ 0, and it can be said that as a result of the learning, an almost correct result is output with respect to the input signal. Similarly, y
It can be said that o (2) to o (13) also output almost correct results for (2) to y (13), and among these output values, o (5) and o (5) in FIG. O in FIG.
As shown in (10), there is data whose error from the value of the teacher signal is so large that it cannot be ignored.

【0049】しかし、ニューラルネットワークは、デー
タに偏りのない、より多くのパターンを学習することに
より信頼性を増していくので、上記のような誤差は学習
量を増やしていくことによって減少する。
However, the neural network increases reliability by learning more patterns without bias in data, and thus the above-described error decreases as the learning amount increases.

【0050】同様に、図10〜図12に、ステップS6
において最適なニューラルネットワークが構築されたか
否かを判別する際に使用するグラフの例をパーキンソン
病の場合(図6に示すニューラルネットワークを用いた
場合)について示す。
Similarly, FIG. 10 to FIG.
Shows an example of a graph used for determining whether or not an optimal neural network has been constructed in the case of Parkinson's disease (when the neural network shown in FIG. 6 is used).

【0051】図10は、パーキンソン陽性に対応した出
力値を出力する出力ユニットU15における教師信号y
15(図10(a))とニューラルネットワーク出力値o
3 15(図10(b))を比較するグラフである。
FIG. 10 shows a teacher signal y in an output unit U15 for outputting an output value corresponding to Parkinson positive.
15 (Fig. 10 (a)) and neural network output value o
It is a graph which compares 3 15 (FIG. 10 (b)).

【0052】図11は、パーキンソン陰性aに対応した
出力値を出力する出力ユニットU16における教師信号
16(図11(a))とニューラルネットワーク出力値
3 1 6 (図11(b))を比較するグラフである。
[0052] Figure 11 is a teacher signal y 16 in the output unit U16 for outputting an output value corresponding to Parkinson negative a (FIG. 11 (a)) and the neural network output value o 3 1 6 (FIG. 11 (b)) the It is a graph to be compared.

【0053】図12は、パーキンソン陰性bに対応した
出力値を出力する出力ユニットU17における教師信号
17(図12(a))とニューラルネットワーク出力値
3 17 (図12(b))を比較するグラフである。
[0053] Figure 12 compares the teacher signal y 17 in the output unit U17 for outputting an output value corresponding to Parkinson negative b (FIG. 12 (a)) and the neural network output value o 3 17 (see FIG. 12 (b)) It is a graph to do.

【0054】図10〜図12の横軸は共通であり、各図
の(a)の横軸は教師信号y(n)(nはデータの番号
|n=0、1、2、・・・、13)を表し、各図の(b)
の横軸はニューラルネットワーク出力値o(n)(nは
データの番号|n=0、1、2、・・・、13)を表して
いる。すなわち、y(0)、y(1)は、図10におい
てy15=1、図11においてy16=0、図12において
17=0というパターンによって重度がパーキンソン陽
性であることを表しており、y(2)〜y(7)は、y
15=0、y16=1、y17=0というパターンによって重
度がパーキンソン陰性aであることを表しており、y
(8)〜y(13)は、y15=0、y16=0、y17=1
というパターンによって重度がパーキンソン陰性bであ
ることを表している。
The horizontal axis in FIGS. 10 to 12 is common, and the horizontal axis in FIG. 10A is the teacher signal y (n) (n is the data number | n = 0, 1, 2,...) , 13) and (b) in each figure.
Represents the neural network output value o (n) (n is the data number | n = 0, 1, 2,..., 13). That, y (0), y ( 1) is, y 15 = 1 in FIG. 10, y 16 = 0 in FIG. 11, it represents the severity is Parkinson's positive by pattern of y 17 = 0 12 , Y (2) to y (7) are y
A pattern of 15 = 0, y 16 = 1, y 17 = 0 indicates that the severity is Parkinson negative a.
(8) to y (13) are y 15 = 0, y 16 = 0, y 17 = 1
Indicates that the severity is Parkinson-negative b.

【0055】これら図10〜図12に示す学習結果から
も図7〜図9と同様に、ニューラルネットワークは、学
習により入力に対してほぼ正しい結果を出力しているこ
とが分かる。
From the learning results shown in FIGS. 10 to 12, it can be seen that the neural network outputs substantially correct results with respect to the input by learning, as in FIGS. 7 to 9.

【0056】次に、上記演算装置5により最適なニュー
ラルネットワーク構築後に実行される、図3に図示した
ニューラルネットワークによる重度診断について図13
〜図15を参照して説明する。図13は、ニューラルネ
ットワークによる重度診断について説明したフローチャ
ートであり、図14及び図15は、病気の重度が分から
ない患者の病気の重度診断装置1による重心動揺検査デ
ータからニューラルネットワークによって重度診断を行
った結果表現のグラフである。
Next, the severity diagnosis by the neural network shown in FIG. 3 executed after the optimal neural network is constructed by the arithmetic unit 5 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a flowchart illustrating the severity diagnosis by the neural network. FIGS. 14 and 15 perform the severity diagnosis by the neural network from the sway test data of the sickness of the patient whose severity is unknown. 7 is a graph of the resulting expression.

【0057】まず、演算装置5は、表示装置6に患者デ
ータ入力画面を表示し、医師等の病気の重度診断装置1
の操作者に対して病名(小脳疾患等の病気のカテゴリー
名)の他、患者に関する必要な情報(氏名、性別、年齢
等)の入力(ステップS10)を促すとともに、操作者
からの病名の入力に応じて使用するニューラルネットワ
ーク構造を演算装置5内のハードディスク等の記憶装置
から演算装置5内部のRAMに読み込み(ステップS1
1)、更に、操作者からの患者に関する情報の入力に応
じて重度診断を行う患者の重心動揺検査データを演算装
置5内のハードディスク等の記憶装置から読み込む(ス
テップS12)。
First, the arithmetic unit 5 displays a patient data input screen on the display unit 6, and displays the patient's severe diagnosis device 1 such as a doctor.
In addition to prompting the operator to enter necessary information (name, gender, age, etc.) regarding the patient (step S10), in addition to the disease name (category name of disease such as cerebellar disease), the operator inputs the disease name. Is read from a storage device such as a hard disk in the arithmetic unit 5 into the RAM inside the arithmetic unit 5 (step S1).
1) Further, in accordance with the input of the information on the patient from the operator, the patient's center of gravity sway test data to be subjected to the severe diagnosis is read from a storage device such as a hard disk in the arithmetic unit 5 (step S12).

【0058】ここで、病名に応じて使用されるニューラ
ルネットワークは、図4のフローチャートにしたがって
学習して最適な構造を構築し、演算装置5内のハードデ
ィスク等の記憶装置に保存されていたニューラルネット
ワークである。例えば、操作者からの病名の入力が小脳
疾患であったとすると、この入力に応じて図5に示す小
脳疾患に対応したニューラルネットワークが読み込まれ
る。
Here, the neural network used in accordance with the disease name learns according to the flowchart of FIG. 4 to construct an optimal structure, and is stored in a storage device such as a hard disk in the arithmetic unit 5. It is. For example, if the input of the disease name from the operator is a cerebellar disease, a neural network corresponding to the cerebellar disease shown in FIG. 5 is read in response to the input.

【0059】次に、ステップS12で読み込んだ患者の
重心動揺検査データ、外周面積E.AREA、単位時間
軌跡長LNG/TIME、単位面積軌跡長LNG/AR
EA、X方向動揺平均中心変位MX、Y方向動揺平均中
心変位MY、ロンベルグ率ROMが前記読み込んだ図5
のニューラルネットワークの入力ユニットU1〜U6に
入力されて、図5のニューラルネットワークによって計
算され(ステップS13)、この計算による出力ユニッ
トU12〜U14からの出力をニューラルネットワーク
外部に取り出し(ステップS14)、この出力結果を表
示装置6に表示するとともに印刷装置7で印刷する(ス
テップS15)。
Next, the patient's center-of-gravity sway test data read in step S12 and the outer peripheral area E.P. AREA, unit time locus length LNG / TIME, unit area locus length LNG / AR
EA, X-direction average oscillation displacement MX, Y-direction average oscillation center displacement MY, FIG.
Are input to the input units U1 to U6 of the neural network, and are calculated by the neural network of FIG. 5 (step S13), and the outputs from the output units U12 to U14 by this calculation are taken out of the neural network (step S14). The output result is displayed on the display device 6 and printed by the printing device 7 (step S15).

【0060】ステップS15において印刷装置7で印刷
された結果表現の例を図14、図15に示す。図14
は、図5に図示したニューラルネットワーク構造により
重度診断を行った小脳疾患の患者の重度診断結果の例で
ある。この図14において、縦軸上、小脳中部は出力ユ
ニットU12から出力されるo3 12 の値、小脳半球部は
出力ユニットU13から出力されるo3 13 の値、脊髄小
脳変性症は出力ユニットU14から出力されるo3 14
値を横軸に示す数値で表現しており、図14では、小脳
中部(=o3 12 )の値(≒0.85)が最大であるの
で、重度は小脳中部である可能性が最も高いと診断さ
れ、脊髄小脳変性症(≒0.3)、小脳半球部(≒0.
1)、の順に可能性は低くなる。
FIGS. 14 and 15 show examples of the result expressions printed by the printing device 7 in step S15. FIG.
5 is an example of a severe diagnosis result of a patient with a cerebellar disease diagnosed by the neural network structure illustrated in FIG. In FIG. 14, on the vertical axis, the middle part of the cerebellum is the value of o 3 12 output from the output unit U12, the cerebellar hemisphere is the value of o 3 13 output from the output unit U13, and the spinocerebellar degeneration is the output unit U14. is expressed as a number indicated on the horizontal axis the value of o 3 14 output from, in FIG. 14, the value of the cerebellum Central (= o 3 12) (≒ 0.85) is at a maximum, severe cerebellar It is most likely to be in the middle, with spinocerebellar degeneration (≒ 0.3) and cerebellar hemisphere (≒ 0.
1), the likelihood decreases in order.

【0061】図15は、図6に図示したニューラルネッ
トワーク構造により重度診断を行ったパーキンソン病の
患者の重度診断結果の例である。この図15において、
縦軸上、パーキンソン陽性は出力ユニットU15から出
力されるo3 15 の値、パーキンソン陰性aは出力ユニッ
トU16から出力されるo3 16 の値、パーキンソン陰性
bは出力ユニットU17から出力されるo3 17 の値を横
軸に示す数値で表現しており、図15では、パーキンソ
ン陰性b(=o3 17 )の値(≒0.7)が最大であるの
で、重度はパーキンソン陰性bである可能性が最も高い
と診断され、パーキンソン陰性a(≒0.2)、パーキ
ンソン陽性(≒0.05)、の順に可能性は低くなる。
FIG. 15 shows an example of the result of a severe diagnosis of a patient with Parkinson's disease, which was diagnosed by the neural network structure shown in FIG. In this FIG.
On the vertical axis, Parkinson positive indicates the value of o 3 15 output from the output unit U15, Parkinson negative a indicates the value of o 3 16 output from the output unit U16, and Parkinson negative b indicates o 3 output from the output unit U17. The value of 17 is represented by the numerical value shown on the horizontal axis. In FIG. 15, the value of Parkinson negative b (= o 3 17 ) (≒ 0.7) is the maximum, so the severity may be Parkinson negative b. Sex is the highest, and the likelihood decreases in the order of Parkinson negative a (ソ ン 0.2) and Parkinson positive (≒ 0.05).

【0062】以上のように、本実施の形態の病気の重度
診断装置1では、演算装置5は、CPU、ROM、RA
M、及びハードディスク等から構成され、図2に示す、
A/D変換器4から入力される各荷重データから各荷重
を検出する荷重検出機能と、この検出された各荷重から
重心を演算する重心演算機能と、この演算された重心演
算結果を記憶する重心演算結果記憶機能と、この記憶さ
れた重心演算結果を解析する解析機能と、この解析結果
を表示装置6に表示する表示機能と、この解析結果を印
刷装置7によって印刷する印刷機能と、を有し、更に前
記解析機能として、図3に示す、RAMに記憶した重心
演算結果を取り込み、予めハードディスクに格納された
評価用パラメータを抽出する評価用パラメータの抽出機
能と、この抽出した評価用パラメータと外部から入力さ
れる病名を表現する入力信号とニューラルネットワーク
の誤差逆伝搬法による学習結果とを入力としてニューラ
ルネットワークを用いて病気の重度を診断するニューラ
ルネットワークによる重度診断機能と、を有するように
した。
As described above, in the apparatus for diagnosing a disease severity 1 according to the present embodiment, the arithmetic unit 5 includes the CPU, ROM, RA
M, and a hard disk, etc., as shown in FIG.
A load detecting function for detecting each load from each load data input from the A / D converter 4, a center of gravity calculating function for calculating a center of gravity from each of the detected loads, and a result of the calculated center of gravity calculation is stored. A center-of-gravity calculation result storage function, an analysis function of analyzing the stored center-of-gravity calculation result, a display function of displaying the analysis result on the display device 6, and a printing function of printing the analysis result by the printing device 7 are provided. The analysis function further includes an evaluation parameter extraction function shown in FIG. 3 for taking in the center-of-gravity calculation result stored in the RAM and extracting an evaluation parameter stored in the hard disk in advance. A neural network is input by using the input signal representing the disease name input from outside and the learning result by the back propagation method of the neural network as input. A severe diagnosis function by a neural network that have been diagnosed with severe disease were to have.

【0063】したがって、本実施の形態の病気の重度診
断装置1では、演算装置5の評価用パラメータ抽出機能
によって抽出されたデータを用いて、ニューラルネット
ワークの計算による重度診断が可能となり、医師の経験
による診断に頼らずに、客観的な重度診断結果を出力す
ることができる。
Therefore, the apparatus for diagnosing disease severity 1 according to the present embodiment makes it possible to perform a severity diagnosis by calculating a neural network using the data extracted by the evaluation parameter extraction function of the arithmetic unit 5, and Can output an objective severe diagnosis result without relying on the diagnosis by.

【0064】なお、上記本実施の形態におけるニューラ
ルネットワークの入力ユニットに対して入力する重心動
揺検査データは、外周面積E.AREA、単位時間軌跡
長LNG/TIME、単位面積軌跡長LNG/ARE
A、X方向動揺平均中心変位MX、Y方向動揺平均中心
変位MY、ロンベルグ率ROMに限定するものではな
く、重度診断をする対象の病気によって適宜設定可能で
あり、当該設定に応じてニューラルネットワークの中間
層の数、各層のユニットの数、等も設定されて、これら
の設定を反映した構造のニューラルネットワークによっ
て、それぞれの病気に対して適切な出力を得ることがで
きる。
The center-of-gravity sway test data input to the input unit of the neural network according to the present embodiment includes an outer peripheral area E.V. AREA, unit time locus length LNG / TIME, unit area locus length LNG / ARE
A, the X-direction average oscillating center displacement MX, the Y-direction oscillating average central displacement MY, and the Romberg rate ROM are not limited, and can be appropriately set depending on the disease to be diagnosed severely. The number of intermediate layers, the number of units in each layer, and the like are also set, and an appropriate output for each disease can be obtained by a neural network having a structure reflecting these settings.

【0065】[0065]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、重心動揺
計による重心演算結果を用いて病気の重度を客観的に診
断した結果を出力することができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to output a result of objectively diagnosing the severity of a disease using the center of gravity calculation result by the center of gravity sway meter.

【0066】請求項2記載の発明によれば、ニューラル
ネットワークの確立された学習則を用いて、信頼性の高
い客観的な病気の重度診断結果を出力することができ
る。
According to the second aspect of the present invention, a highly reliable objective diagnosis result of a disease can be output by using the established learning rule of the neural network.

【0067】請求項3記載の発明によれば、病気の重度
診断結果を視覚的に分かり易い表現で出力することがで
きる。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to output the result of the serious diagnosis of the disease in an easily understandable expression.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した一実施の形態の病気の重度診
断装置1の要部構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a disease severity diagnosis apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の演算装置5の機能構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of an arithmetic unit 5 in FIG. 1;

【図3】図2の解析機能ブロックの詳細を示す図。FIG. 3 is a diagram showing details of an analysis function block in FIG. 2;

【図4】ニューラルネットワークの学習機能について説
明したフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a learning function of the neural network.

【図5】小脳疾患の重度を診断するニューラルネットワ
ークの構造を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a neural network for diagnosing the severity of cerebellar disease.

【図6】パーキンソン病の重度を診断するニューラルネ
ットワークの構造を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a neural network for diagnosing the severity of Parkinson's disease.

【図7】小脳中部に対応した出力値を出力する出力ユニ
ットU12における教師信号y12(図7(a))とニュ
ーラルネットワーク出力値o3 12 (図7(b))を比較
するグラフ。
FIG. 7 is a graph comparing a teacher signal y 12 (FIG. 7 (a)) and a neural network output value o 3 12 (FIG. 7 (b)) in an output unit U12 which outputs an output value corresponding to the central part of the cerebellum.

【図8】小脳半球部に対応した出力値を出力する出力ユ
ニットU13における教師信号y13(図8(a))とニ
ューラルネットワーク出力値o3 13 (図8(b))を比
較するグラフ。
8 is a graph comparing a teacher signal y 13 (FIG. 8A) and a neural network output value o 3 13 (FIG. 8B) in an output unit U13 that outputs an output value corresponding to a cerebellar hemisphere.

【図9】脊髄小脳変性症に対応した出力値を出力する出
力ユニットU14における教師信号y14(図9(a))
とニューラルネットワーク出力値o3 14 (図9(b))
を比較するグラフ。
9 shows a teacher signal y 14 in an output unit U14 that outputs an output value corresponding to spinocerebellar degeneration (FIG. 9A)
And neural network output value o 3 14 (Fig. 9 (b))
Graph to compare.

【図10】パーキンソン陽性に対応した出力値を出力す
る出力ユニットU15における教師信号y15(図10
(a))とニューラルネットワーク出力値o3 15 (図
10(b))を比較するグラフ。
10 shows a teacher signal y 15 in an output unit U15 that outputs an output value corresponding to Parkinson positive (FIG. 10
(A)) and a graph comparing the neural network output value o 3 15 (FIG. 10 (b)).

【図11】パーキンソン陰性aに対応した出力値を出力
する出力ユニットU16における教師信号y16(図11
(a))とニューラルネットワーク出力値o3 16 (図1
1(b))を比較するグラフ。
11 shows a teacher signal y 16 in an output unit U16 that outputs an output value corresponding to Parkinson negative a (FIG. 11).
(A)) and the neural network output value o 3 16 (FIG. 1)
1 (b) is a graph for comparison.

【図12】パーキンソン陰性bに対応した出力値を出力
する出力ユニットU17における教師信号y17(図12
(a))とニューラルネットワーク出力値o3 17 (図1
2(b))を比較するグラフ。
12 shows a teacher signal y 17 in an output unit U17 that outputs an output value corresponding to Parkinson negative b (FIG. 12)
(A)) and the neural network output value o 3 17 (FIG. 1)
2 (b) is a graph for comparison.

【図13】ニューラルネットワークによる重度診断につ
いて説明したフローチャート。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a severity diagnosis using a neural network.

【図14】図5に図示したニューラルネットワーク構造
により重度診断を行った小脳疾患の患者の重度診断結果
の例を示すグラフ。
14 is a graph showing an example of a result of a severe diagnosis of a patient with a cerebellar disease that has been subjected to a severe diagnosis using the neural network structure shown in FIG. 5;

【図15】図6に図示したニューラルネットワーク構造
により重度診断を行ったパーキンソン病の患者の重度診
断結果の例を示すグラフ。
FIG. 15 is a graph showing an example of a result of a severe diagnosis of a Parkinson's disease patient who has been subjected to a severe diagnosis using the neural network structure shown in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 病気の重度診断装置 2 検出台 3 信号増幅器 4 A/D変換器 5 演算装置 6 表示装置 7 印刷装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Severity diagnostic device of disease 2 Detection stand 3 Signal amplifier 4 A / D converter 5 Arithmetic device 6 Display device 7 Printing device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検者の荷重を検出する検出台と、この検
出台により検出される荷重から被検者の重心を所定の演
算処理により重心演算結果として順次求める演算手段
と、この演算手段により順次求められた重心演算結果を
順次記憶する重心演算結果記憶手段と、を備えた重心動
揺計から得られる重心演算結果に基づいて病気の重度を
診断する病気の重度診断装置であって、 被験者の病名を入力する入力手段と、 前記重心演算結果記憶手段に記憶された重心演算結果か
ら病気の重度診断に使用する評価用パラメータを抽出す
る抽出手段と、 この抽出手段により抽出された評価用パラメータに基づ
いて、前記入力手段から入力された病名に係る病気の重
度診断の学習を行う学習手段と、 この学習手段により学習された病気の重度診断の学習結
果を用いて、前記抽出手段により抽出された評価用パラ
メータを解析して、前記入力手段から入力された病名に
係る病気の重度診断を行う重度診断手段と、 この重度診断手段により行われた病気の重度診断結果を
出力する出力手段と、 を備えたことを特徴とする病気の重度診断装置。
1. A detecting table for detecting a load of a subject, a calculating means for sequentially obtaining a center of gravity of the subject from a load detected by the detecting table as a result of calculating a center of gravity by a predetermined calculating process, and the calculating means A gravity center calculation result storage means for sequentially storing the barycenter calculation results sequentially obtained by the method, and a disease severity diagnostic apparatus for diagnosing the severity of the disease based on a gravity center calculation result obtained from a gravity center sway meter, comprising: Input means for inputting a disease name of the patient; extracting means for extracting an evaluation parameter used for the severity diagnosis of a disease from the center of gravity calculation result stored in the center of gravity calculation result storage means; and an evaluation parameter extracted by the extraction means. Learning means for learning the severity diagnosis of the disease associated with the disease name input from the input means, based on the learning means; and learning results of the severity diagnosis of the disease learned by the learning means. By analyzing the evaluation parameters extracted by the extraction means, and performing a severity diagnosis of the disease associated with the disease name input from the input means; and a diagnosis of the disease performed by the severity diagnosis means. An output means for outputting a result of the severity diagnosis, comprising: a disease severity diagnosis apparatus.
【請求項2】前記学習手段は、前記入力された病名に係
る病気の重度診断の学習を、所定のニューラルネットワ
ークに基づく学習方法を用いて行い、 前記重度診断手段は、この学習手段により学習されたニ
ューラルネットワークを用いて前記病気の重度診断を行
うことを特徴とする請求項1記載の病気の重度診断装
置。
2. The learning means performs learning of a severity diagnosis of a disease associated with the input disease name by using a learning method based on a predetermined neural network, and the severity diagnosis means learns by the learning means. The disease severity diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the disease severity diagnosis is performed using the neural network.
【請求項3】前記出力手段は、前記重度診断手段により
行われた病気の重度診断結果が多岐の症状にわたる場合
は、その診断症状毎に割合を示す出力を行うことを特徴
とする請求項1あるいは2記載の病気の重度診断装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the output means outputs a ratio indicating each diagnostic symptom when the result of the severe diagnosis of the disease performed by the severe diagnostic means covers various symptoms. Alternatively, the disease severity diagnostic apparatus according to 2.
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