JP2018038521A - Rehabilitation evaluation device, rehabilitation evaluation method, and program - Google Patents
Rehabilitation evaluation device, rehabilitation evaluation method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018038521A JP2018038521A JP2016173621A JP2016173621A JP2018038521A JP 2018038521 A JP2018038521 A JP 2018038521A JP 2016173621 A JP2016173621 A JP 2016173621A JP 2016173621 A JP2016173621 A JP 2016173621A JP 2018038521 A JP2018038521 A JP 2018038521A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- evaluation
- muscle
- coordinates
- muscle synergy
- rehabilitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 218
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 219
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 claims abstract description 85
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 33
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 18
- 210000001139 rectus abdominis Anatomy 0.000 description 13
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 8
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 1
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012731 temporal analysis Methods 0.000 description 1
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 1
- 238000000700 time series analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001256 tonic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
本発明は、リハビリ訓練による訓練者の回復度を評価するためのリハビリ評価装置、リハビリ評価方法及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a rehabilitation evaluation apparatus, a rehabilitation evaluation method, and a program for evaluating a recovery degree of a trainer through rehabilitation training.
リハビリ訓練による訓練者の回復度を評価するためのリハビリ評価装置であって、訓練者の筋肉の筋電位に基づいて、各筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出し、算出した筋シナジ特徴量を表示するリハビリ評価装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A rehabilitation evaluation apparatus for evaluating the degree of recovery of a trainer through rehabilitation training, based on the myoelectric potential of the trainer's muscles, and calculating muscle synergistic features that indicate the cooperative state of each muscle. A rehabilitation evaluation apparatus that displays synergistic feature quantities is known (for example, see Patent Document 1).
上記リハビリ評価装置においては、筋シナジ特徴量を取得し表示したとしても、最終的な筋シナジ特徴量の目標値を推定することが困難である。このため、その筋シナジ特徴量が回復傾向を示しているのか否かが不明である。また、訓練者の日々の体調変化などにより、筋電位及びその筋シナジ特徴量がバラツクことがある。このため、訓練者の回復度を正確に評価するのが困難である。 In the rehabilitation evaluation apparatus, even if the muscle synergy feature value is acquired and displayed, it is difficult to estimate the final target value of the muscle synergy feature value. For this reason, it is unclear whether or not the muscle synergy feature value shows a recovery tendency. In addition, the myoelectric potential and the muscle synergistic feature amount may vary depending on the daily physical condition of the trainee. For this reason, it is difficult to accurately evaluate the degree of recovery of the trainee.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、訓練者の回復度を正確に評価でき、訓練者が回復傾向にあるか否かを正確に把握できるリハビリ評価装置、リハビリ評価方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, a rehabilitation evaluation apparatus that can accurately evaluate the degree of recovery of the trainee and can accurately grasp whether the trainee is in a recovery tendency, The main purpose is to provide a rehabilitation evaluation method and program.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
リハビリ訓練による訓練者の回復度を評価するためのリハビリ評価装置であって、
バランステストを行って前記訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する評価点取得手段と、
前記バランステスト時において、前記訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位を取得する筋電位取得手段と、
前記筋電位取得手段により取得された筋電位に基づいて、前記所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する特徴量算出手段と、
座標系上に、予め設定された訓練者が回復するときの前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す回帰モデルと、前記特徴量算出手段により算出された筋シナジ特徴量、及び前記評価点取得手段により取得された評価点、の座標と、を表示する表示手段と、
を備える、ことを特徴とするリハビリ評価装置
である。
この一態様において、前記訓練者の属性を示す属性情報を取得する属性情報取得手段と、前記属性情報取得手段により取得された属性情報に基づいて、前記回帰モデルに沿った点であって前記訓練者が目標とする少なくとも1つの目標点を設定する目標点設定手段と、を備え、前記表示手段は、前記座標系上に、前記回帰モデルと、前記特徴量算出手段により算出された筋シナジ特徴量、及び前記評価点取得手段により取得された評価点の座標と、前記目標点設定手段により設定された目標点と、を表示してもよい。
この一態様において、前記特徴量算出手段により算出された筋シナジ特徴量、及び前記評価点取得手段により取得された評価点、の座標を記憶する記憶手段を更に備え、前記表示手段は、前記記憶手段により記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点に基づいて、該筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化の軌跡を、前記座標系上に表示してもよい。
この一態様において、前記記憶手段により記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測する推測手段を更に備え、前記表示手段は、前記座標系上に、前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化の軌跡と現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と共に、前記推測手段により推測された将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を表示してもよい。
この一態様において、前記推測手段は、前記記憶手段により記憶された過去の筋シナジ特徴量の単位変化量にかかる時間、及び過去の評価点の単位変化量にかかる時間、のうちの少なくとも一方に基づいて、前記将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測してもよい。
この一態様において、前記記憶手段により記憶された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、前記回帰モデルを更新する更新手段を更に備え、前記表示手段は、前記更新手段により更新された回帰モデルを表示してもよい。
この一態様において、前記記憶手段により記憶された筋シナジ特徴量及び評価点の座標は、前記訓練者の属性、前記訓練者の訓練開始から経過時間、前記訓練者の訓練内容、又は、前記訓練者の回復度合い、毎に分類されており、前記分類された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、前記訓練者の属性、前記訓練者の訓練開始から経過時間、前記訓練者の訓練内容、又は、前記訓練者の回復度合い、毎の回帰モデルを生成する回帰モデル生成手段を更に備え、前記表示手段は、前記回帰モデル生成手段により生成された、前記訓練者に対応する回帰モデルを表示してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
リハビリ訓練による訓練者の回復度を評価するためのリハビリ評価方法であって、
バランステストを行って前記訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得するステップと、
前記バランステスト時において、前記訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位を取得するステップと、
前記取得された筋電位に基づいて、前記所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出するステップと、
座標系上に、予め設定された訓練者が回復するときの前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す回帰モデルと、前記算出された筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、を表示するステップと、
を含む、ことを特徴とするリハビリ評価方法であってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
リハビリ訓練による訓練者の回復度を評価するためのプログラムであって、
バランステストを行って前記訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する処理と、
前記バランステスト時に取得された前記訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位に基づいて、前記所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する処理と、
座標系上に、予め設定された訓練者が回復するときの前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す回帰モデルと、前記算出された筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、を表示する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラムであってもよい。
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
A rehabilitation evaluation apparatus for evaluating a recovery degree of a trainer by rehabilitation training,
An evaluation score acquisition means for acquiring an evaluation score obtained by performing a balance test and evaluating the balance ability of the trainee;
At the time of the balance test, a myoelectric potential acquisition means for acquiring a myoelectric potential of a predetermined muscle among the trainee's muscles;
Feature amount calculating means for calculating a muscle synergy feature amount indicating a cooperative state of the predetermined muscle based on the myoelectric potential acquired by the myoelectric potential acquiring means;
On the coordinate system, a regression model indicating changes in the coordinates of the muscle synergy feature amount and the evaluation point when a preset trainer recovers, the muscle synergy feature amount calculated by the feature amount calculation unit, and the Display means for displaying the coordinates of the evaluation points acquired by the evaluation point acquisition means;
It is a rehabilitation evaluation apparatus characterized by comprising.
In this aspect, attribute information acquisition means for acquiring attribute information indicating the attributes of the trainee, and points along the regression model based on the attribute information acquired by the attribute information acquisition means, and the training Target point setting means for setting at least one target point that the person wants to target, and the display means has the muscle synergy feature calculated by the regression model and the feature value calculating means on the coordinate system. The amount, the coordinates of the evaluation points acquired by the evaluation point acquisition means, and the target points set by the target point setting means may be displayed.
In this aspect, it further comprises storage means for storing the coordinates of the muscle synergy feature quantity calculated by the feature quantity calculation means and the evaluation point acquired by the evaluation point acquisition means, and the display means comprises the storage Based on past muscle synergy feature values and evaluation points stored by the means, the locus of changes in the coordinates of the muscle synergy feature values and the evaluation points may be displayed on the coordinate system.
In this aspect, the display unit further includes an estimation unit that estimates a future muscle synergy feature value and an evaluation point coordinate based on a past muscle synergy feature amount and an evaluation point coordinate stored by the storage unit. On the coordinate system, along with the trajectory of the change in the coordinates of the muscle synergy feature and evaluation point, the current muscle synergy feature and the coordinate of the evaluation point, and the future muscle synergy feature estimated by the estimating means and The coordinates of the evaluation point may be displayed.
In this one aspect, the estimation means may include at least one of a time required for a unit change amount of a past muscle synergy feature amount stored by the storage means and a time required for a unit change amount of a past evaluation point. Based on this, the future muscle synergy feature value and the coordinates of the evaluation point may be estimated.
In this aspect, the image processing apparatus further includes update means for updating the regression model based on the muscle synergy feature quantity and the evaluation point coordinates stored by the storage means, and the display means is the regression updated by the update means. The model may be displayed.
In this aspect, the muscle synergy feature value and the coordinates of the evaluation points stored by the storage unit are the attributes of the trainee, the elapsed time from the training start of the trainer, the training content of the trainer, or the training. The degree of recovery of the trainee is classified for each, and based on the classified muscle synergy feature and the coordinates of the evaluation point, the trainer attributes, the elapsed time from the start of the trainer training, the trainer training A regression model generation unit that generates a regression model for each content, or the degree of recovery of the trainer, and the regression model, and the display unit generates a regression model corresponding to the trainer generated by the regression model generation unit. It may be displayed.
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
A rehabilitation evaluation method for evaluating a recovery degree of a trainer by rehabilitation training,
Performing a balance test to obtain an evaluation score that evaluates the balance ability of the trainee;
Obtaining a myoelectric potential of a predetermined muscle among the muscles of the trainer during the balance test; and
Calculating a muscle synergy feature amount indicating a cooperation state of the predetermined muscle based on the acquired myoelectric potential;
On the coordinate system, a regression model indicating changes in the coordinates of the muscle synergy feature amount and the evaluation point when a preset trainer recovers, and the calculated muscle synergy feature amount and the coordinate of the evaluation point, Steps to display;
It may be a rehabilitation evaluation method characterized by including.
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
A program for assessing the recovery level of trainees through rehabilitation training,
A process of performing a balance test to obtain an evaluation score that evaluates the balance ability of the trainee;
A process of calculating a muscle synergy feature amount indicating a cooperation state of the predetermined muscle based on a myoelectric potential of the predetermined muscle among the muscles of the trainee acquired at the balance test;
On the coordinate system, a regression model indicating changes in the coordinates of the muscle synergy feature amount and the evaluation point when a preset trainer recovers, and the calculated muscle synergy feature amount and the coordinate of the evaluation point, Processing to display,
It may be a program characterized by causing a computer to execute.
本発明によれば、訓練者の回復度を正確に評価でき、訓練者が回復傾向にあるか否かを正確に把握できるリハビリ評価装置、リハビリ評価方法及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rehabilitation evaluation apparatus, a rehabilitation evaluation method, and a program that can accurately evaluate the recovery degree of the trainee and can accurately grasp whether or not the trainee has a recovery tendency.
実施形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るリハビリ評価装置の概略的構成を示すブロック図である。本実施形態1に係るリハビリ評価装置1は、リハビリ訓練による訓練者の回復度を評価するためのものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a rehabilitation evaluation apparatus according to
リハビリ評価装置1は、訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する評価点取得部2と、訓練者の筋肉の筋電位を取得する筋電位取得部3、訓練者の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する特徴量算出部4、筋シナジ特徴量及び評価点の座標を表示する表示部5と、を備えている。
The
なお、リハビリ評価装置1は、例えば、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される演算プログラム、各種のデータを記憶するROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。CPU、メモリ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
The
評価点取得部2は、評価点取得手段の一具体例である。評価点取得部2は、例えば、バランステストを行ったときの訓練者の姿勢変化に基づいて、その訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する。
The evaluation
より具体的には、評価点取得部2は、訓練者をベルトなどで上方に吊り上げつつ、床面の板上に立たせ、その板を左右方向あるいは前後方向に一定量だけ移動させるバランステストを行い、そのときの訓練者の姿勢に基づいて、訓練者のバランス評価を行う。
More specifically, the evaluation
このバランステストにおいて、
(a)その訓練者の両手及び両脚が初期位置から移動しない場合、その評価点は+2点となる。
(b)その訓練者の手のみが初期位置から移動した場合、その評価点は+1点となる。
(c)その訓練者の足のみが初期位置から移動した場合、その評価点は、−1点となる。
(d)その訓練者の手及び足が初期位置から移動した場合、その評価点は、−2点となる。
In this balance test,
(A) When both hands and legs of the trainee do not move from the initial position, the evaluation score is +2.
(B) When only the trainee's hand moves from the initial position, the evaluation score is +1.
(C) When only the trainee's foot moves from the initial position, the evaluation score is -1.
(D) When the trainee's hands and feet move from the initial position, the evaluation score is -2.
例えば、訓練者の両手及び両足にマーカなどを取付け、そのマーカの移動をカメラで撮影する。評価点取得部2は、カメラにより撮影された訓練者の手足の画像に基づいて、その訓練者の両手及び両足の移動を検出して、上記評価点を算出する。訓練者をドレッドミルのベルト、倒立二輪車、ペダル式歩行訓練機などの上に立たせて、上記左右方向あるいは前後方向の移動を行ってもよい。上記評価点の算出方法は一例であり、これに限定されない。評価点取得部2は、例えば、訓練者の左右の足裏の圧力変化や重心移動の変化などに基づいて、訓練者のバランス能力を評価した評価点を算出してもよい。また、ユーザが上記評価点を算出し、評価点取得部2に入力するようにしてもよい。
For example, a marker or the like is attached to both hands and feet of the trainee, and the movement of the marker is photographed with a camera. The evaluation
筋電位取得部3は、筋電位取得手段の一具体例である。筋電位取得部3は、上記バランステスト時において、訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位を取得する。筋電位取得部3は、少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋の筋電位を取得するのが好ましい。筋電位取得部3は、腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、前脛骨筋などに設けられた筋電位センサを用いて、各筋肉の筋電位を取得する。筋電位取得部3は、例えば、少なくとも4つの腹直筋(RA)、中殿筋(GM)、大腿膜張筋(TFL)、及び前脛骨筋(TA)の筋電位と、2つの脊柱起立筋(ES)及び長母指屈筋(FHL)と、を取得する。なお、上記筋電位取得部3が取得する筋肉の筋電位は一例であり、これに限定されない。
The myoelectric
図2に示すように、腹直筋(RA)及び中殿筋(GM)の筋電位の波形は高い相関性を有している。同様に、大腿膜張筋(TFL)および前脛骨筋(TA)の筋電位の波形は高い相関性を有している。筋電位取得部3が、これら相関性の高い、少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋の筋電位を取得し、これら筋電位に基づいて、後述の筋シナジ特徴量を高精度に算出できる。したがって、後述の回復度の評価をより高精度に行うことができる。
As shown in FIG. 2, the myoelectric potential waveforms of the rectus abdominis (RA) and the gluteus medius (GM) are highly correlated. Similarly, the myoelectric potential waveforms of the femoral cord muscle (TFL) and the anterior tibial muscle (TA) are highly correlated. The myoelectric
筋電位取得部3は、取得した、少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋の筋電位を、特徴量算出部4に出力する。
The myoelectric
特徴量算出部4は、特徴量算出手段の一具体例である。特徴量算出部4は、筋電位取得部3により取得された筋電位に基づいて、少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する。
The feature
筋シナジとは、例えば、人がある動作を行う際に、複数の筋肉が冗長性を持ちながら協働して働く現象を指す。特徴量算出部4は、筋シナジ特徴量として、後述のSSI及びSCIという特徴量を算出する。これら特徴量は、リハビリ訓練による訓練者の回復度(バランス能力)を、上記筋シナジの観点から客観的に評価するための指標となる。
Muscle synergy refers to, for example, a phenomenon in which when a person performs a certain motion, a plurality of muscles work in cooperation with redundancy. The feature
続いて、上記筋シナジ特徴量SCIの算出方法について説明する。
筋電位取得部3は、上述した各筋肉(少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋)1、2、…、mの筋電位の時系列を取得する。筋電位取得部3は、例えば、一定の時間間隔で、訓練者の動作が開始されてから終了するまで(バランステスト時)行われる。i番目の筋肉のj番目の時点における筋電位の値は、筋電位行列Mのi行j列の要素M[i,j]に格納される。すなわち、
筋肉1の筋電位の時系列からなる横ベクトルM(1)と、
筋肉2の筋電位の時系列からなる横ベクトルM(2)と、…、
筋肉mの筋電位の時系列からなる横ベクトルM(m)と、
を縦に並べたものが、筋電位行列Mである。
Next, a method for calculating the muscle synergy feature SCI will be described.
The myoelectric
A horizontal vector M (1) consisting of a time series of myoelectric potentials of
Horizontal vector M (2) consisting of time series of myoelectric potential of
A horizontal vector M (m) consisting of a time series of myoelectric potentials of muscle m,
Is the myoelectric potential matrix M.
したがって、筋電位行列Mの行数は、mである。また、筋電位行列Mの列数は測定の時間長、すなわち、動作の時間長と、当該動作の間の測定頻度、測定間隔によって変わる。 Therefore, the number of rows of the myoelectric potential matrix M is m. The number of columns of the myoelectric potential matrix M varies depending on the measurement time length, that is, the operation time length, the measurement frequency during the operation, and the measurement interval.
このようにして、筋電位取得部3は筋電位行列Mを取得する。特徴量算出部4は、筋電位取得部3により取得された筋電位行列Mに基づいて、下記式が成立するように、筋シナジ行列W、制御行列C、及び誤差行列Eを計算する。この際には、non-negative matrix factorizationが使用される。
M=WC+E
In this way, the myoelectric
M = WC + E
以下、理解を容易にするため、添字kを適宜省略して説明する。なお、non-negative matrix factorizationでは、誤差度を最小化、あるいは、類似度Lを最大化する。 Hereinafter, in order to facilitate understanding, the subscript k is omitted as appropriate. In non-negative matrix factorization, the degree of error is minimized or the degree of similarity L is maximized.
ここで、筋電位行列Mの列数、制御行列Cの列数、誤差行列Eの列数がいずれもtであるとし、筋電位行列Mの行数、筋シナジ行列Wの行数、誤差行列Eの行数がいずれもmであるとし、筋シナジ行列Wの列数、制御行列Cの行数がいずれもnであるとすると、類似度Lは、以下のように定義できる。
L=1−1/m×Σi=1 m √〔Σj=1 t E[i、j]2〕/√〔Σj=1 t(WC)[i、j]2〕
Here, the number of columns of the myoelectric matrix M, the number of columns of the control matrix C, and the number of columns of the error matrix E are all t, the number of rows of the myoelectric matrix M, the number of rows of the myocardial matrix W, and the error matrix. If the number of rows of E is m, the number of columns of the muscle synergy matrix W and the number of rows of the control matrix C are both n, the similarity L can be defined as follows.
L = 1−1 / m × Σ i = 1 m √ [Σ j = 1 t E [i, j] 2 ] / √ [Σ j = 1 t (WC) [i, j] 2 ]
ここで、nは、シナジ数を表す数値である。一般に、nを大きくすれば、Lも大きくなるが、適切なnの大きさも、non-negative matrix factorizationを適宜用いることで、以下のように定めることができる。 Here, n is a numerical value representing the number of synergies. In general, if n is increased, L is also increased, but an appropriate size of n can be determined as follows by appropriately using non-negative matrix factorization.
一般に、non-negative matrix factorizationにおいては、類似度Lが70%以上となるようなシナジ数nを選択することが望ましいとされている。一方で、シナジ数nが大きすぎると、計算負荷が高まるほか、過適応が生じて、かえって適切な処理ができなくなる。そこで、以下のような手法を用いる。すなわち、n=1、2、3、4、...のそれぞれについて、上記の類似度Lを計算する。 In general, in non-negative matrix factorization, it is desirable to select a synergy number n such that the similarity L is 70% or more. On the other hand, if the number of synergies n is too large, the calculation load increases and over adaptation occurs, which makes it impossible to perform appropriate processing. Therefore, the following method is used. That is, the similarity L is calculated for each of n = 1, 2, 3, 4,.
例えば、シナジ数nが大きくなると、類似度Lも大きくなっていくが、シナジ数nが5程度で、増加の度合が飽和しており、しかも70%以上となっている。したがって、飽和し始めの前後の数値、たとえば、4、5あるいは6を、以降の計算を行うためのシナジ数nとして採用することができる。 For example, as the number of synergies n increases, the degree of similarity L also increases, but the number of synergies n is about 5 and the degree of increase is saturated, and more than 70%. Therefore, numerical values before and after the start of saturation, for example, 4, 5 or 6, can be employed as the synergy number n for performing the subsequent calculations.
シナジ数nは、訓練者毎に異なる値としても良いし、訓練者がある動作を行う際のシナジ数に大きな差はないと考えられるので、全訓練者に共通する値としても良い。後者の場合には、あらかじめ実験的に何人かの訓練者に動作をさせ、適当なnの値をnon-negative matrix factorizationにより定めてから、以降は、これで定めたnの値を他の訓練者に対しても、そのまま用いる。 The number n of synergies may be different for each trainer, or it may be a value common to all trainees because there is no significant difference in the number of synergies when the trainer performs a certain action. In the latter case, some trainers are experimentally operated in advance, and an appropriate value of n is determined by non-negative matrix factorization. It is also used as it is for the person.
このモデルでは、訓練者の中枢神経がn個の制御用信号C(1)、C(2)、...、C(n)をm個の筋肉に与えると、筋肉1は、筋電位WC(1)を満たすように動こうとし、筋肉2は、筋電位WC(2)を満たすように動こうとし、...、筋肉mは、筋電位WC(m)を満たすように動こうとする、と想定している。
In this model, when the trainer's central nerve gives n control signals C (1) , C (2) ,..., C (n) to m muscles, the
ここで、例えば、制御用信号C(1)、C(2)、...、C(n)が、互いにできるだけ独立して、非冗長なものとなっているほど、すなわち、筋シナジ行列Wにおける単位縦ベクトルW(1)、W(2)、...、W(n)が、互いにばらつかず、まとまっているほど、その動作に対する中枢神経の働きが良好であり、リハビリの回復度が高い。そこで、特徴量算出部4は、制御行列Cや筋シナジ行列Wから、中枢神経の働きやリハビリの回復度と関連する特徴量を計算する。
Here, for example, the control signals C (1) , C (2) ,..., C (n) are as independent and non-redundant as possible, that is, the muscle synergy matrix W Unit vertical vectors W (1) , W (2) ,. . . , W (n) do not vary from each other and are gathered together, the better the function of the central nervous system with respect to its movement and the higher the degree of rehabilitation recovery. Therefore, the feature
単位縦ベクトルW(1)、W(2)、...、W(n)が、互いにばらつかず、まとまっている、ということは単位縦ベクトルW(1)、W(2)、...、W(n)によって現わされる空間の広がりが狭いことを意味する。すなわち、各辺の長さが1で、各辺の方向がW(1)、W(2)、...、W(n)のいずれかであるn次元平行多面体のn次元体積が小さいことになる。また、単位縦ベクトルW(1)、W(2)、...、W(n)同士のなす角がそれぞれ直角から遠ければ遠いほど、単位縦ベクトルW(1)、W(2)、...、W(n)は互いにばらつかず、まとまっていることになる。 Unit vertical vectors W (1) , W (2) ,. . . , W (n) do not vary from each other and are united, which means that the unit vertical vectors W (1) , W (2) ,. . . , W (n) means that the space spread is narrow. That is, the length of each side is 1, and the direction of each side is W (1) , W (2) ,. . . , W (n) , the n-dimensional volume of the n-dimensional parallel polyhedron is small. The unit vertical vectors W (1) , W (2) ,. . . , W (n) are the farther from the right angle, the longer the unit vertical vectors W (1) , W (2) ,. . . , W (n) do not vary from each other and are grouped together.
1つの動作に対する筋シナジ行列Wに含まれる単位縦ベクトルW(1)、W(2)、...、W(n)がばらつかず、まとまっていることを表す特徴量としては、種々のものを採用することが可能である。例えば、ベクトルの内積を利用することが考えられる。2つのベクトルx、yに対する内積p(x、y)は、ベクトルxの各要素をx[1]、x[2]、...、x[u]と、ベクトルyの各要素をy[1]、y[2]、...、y[u]と、それぞれ表記することにより以下のように定義できる。
p(x、y)=Σi=1 u(x[i]×y[i])
Unit vertical vectors W (1) , W (2) ,. . . , W (n) does not vary, and various features can be adopted as the feature amount indicating that they are gathered. For example, it is conceivable to use an inner product of vectors. The inner product p (x, y) for two vectors x and y is expressed as x [1], x [2],. . . , X [u] and each element of the vector y are y [1], y [2],. . . , Y [u], respectively, can be defined as follows.
p (x, y) = Σ i = 1 u (x [i] × y [i])
すると、筋シナジ行列Wに対する特徴量SCIを、以下のように定めることができる。
SCI=2/[n(n+2)]×Σi=1 nΣj=1 n ,j≠ip(W(i),W(j))
特徴量算出部4は、上記式を用いて、筋シナジ特徴量SCIを算出する。
Then, the feature value SCI for the muscle synergy matrix W can be determined as follows.
SCI = 2 / [n (n + 2)] × Σ i = 1 n Σ j = 1 n , j ≠ i p (W (i) , W (j) )
The feature
この筋シナジ特徴量SCIは、例えば、0〜1の間で変化し、リハビリの回復度が高ければ高いほど、大きな数値となる。 This muscle synergy feature value SCI varies, for example, between 0 and 1, and becomes a larger numerical value as the recovery degree of rehabilitation is higher.
続いて、上記筋シナジ特徴量SSIの算出方法について説明する。筋シナジ特徴量SSIは、以下のように、筋シナジ特徴量SCIと同様に算出される。
筋電位取得部3は、上記と同様に、p個の動作k=1、2、...、pからなるタスクに対して、筋肉(少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋)1、2、...、mの動作1を訓練者がした間の筋電位の時系列からなる筋電位行列M1、動作2を訓練者がした間の筋電位の時系列からなる筋電位行列M2、...、動作pを訓練者がした間の筋電位の時系列からなる筋電位行列Mpを取得する。ここで取得される筋電位行列M1、M2、...、Mpの行数はいずれもmであるが、筋電位行列M1、M2、...、Mpの列数は、それぞれの動作をする時間長によって異なっても良い。
Next, a method for calculating the muscle synergy feature amount SSI will be described. The muscle synergy feature value SSI is calculated in the same manner as the muscle synergy feature value SCI as follows.
Similar to the above, the myoelectric
特徴量算出部4は、筋電位取得部3により取得された筋電位行列に基づいて、下記式が成立するように、筋シナジ行列Wk、制御行列Ck、誤差行列Ekを計算する。
Mk=WkCk+Ek (k=1、2、...、p)
Based on the myoelectric potential matrix acquired by the myoelectric
M k = W k C k + E k (k = 1, 2,..., P)
ベクトルxに含まれる要素の平均e(x)、ベクトルxに含まれる要素の分散v(x)、ベクトルxに含まれる要素の標準偏差s(x)、2つのベクトルx、yに対する相関係数演算r(x、y)は、ベクトルxの各要素をx[1]、x[2]、...、x[u]と、ベクトルyの各要素をy[1]、y[2]、...、y[u]と、それぞれ表記すると、以下のように定義できる。
e(x)=(1/u)×Σi=1 ux[i]、
v(x)=(1/u)×Σi=1 u(x[i]−e(x))2、
s(X)=v(X)1/2、
r(x、y)=Σi=1 u(x[i]−e(x))×(y[i]−e(y))/[m×s(x)×s(y)]
Mean e (x) of elements included in vector x, variance v (x) of elements included in vector x, standard deviation s (x) of elements included in vector x, correlation coefficient for two vectors x and y The operation r (x, y) calculates each element of the vector x as x [1], x [2],. . . , X [u] and each element of the vector y are y [1], y [2],. . . , Y [u], respectively, can be defined as follows.
e (x) = (1 / u) × Σ i = 1 u x [i],
v (x) = (1 / u) × Σ i = 1 u (x [i] −e (x)) 2 ,
s (X) = v (X) 1/2
r (x, y) = Σ i = 1 u (x [i] −e (x)) × (y [i] −e (y)) / [m × s (x) × s (y)]
特徴量算出部4は、下記式を用いて、筋シナジ特徴量SSIを算出する。
SSI=2/[n×p(p−1)]×Σi=1 n Σk=1 p Σh=1 p ,h≠kr(Wk (i)、Wh (i))
The feature
SSI = 2 / [n × p (p-1)] × Σ i = 1 n Σ k = 1 p Σ h = 1 p, h ≠ k r (W k (i), W h (i))
この筋シナジ特徴量SSIも、上記SCIと同様に、例えば、0〜1の間で変化し、リハビリの回復度が高ければ高いほど、大きな数値となる。なお、上述したSCI及びSSIについては、本出願人が既に提出した特開2015−73805号公報に開示されており、これを適宜援用できるものとする。 Similar to the SCI, the muscle synergy feature amount SSI also changes between 0 and 1, for example, and becomes a larger numerical value as the degree of rehabilitation recovery is higher. In addition, about SCI and SSI mentioned above, it is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2015-73805 which this applicant has already submitted, and this shall be used suitably.
表示部5は、表示手段の一具体例である。表示部5は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどである。表示部5は、筋シナジ特徴量を横軸とし評価点を縦軸とした座標系(以下、筋シナジ特徴量/評価点座標系)上に、予め設定された回帰モデルと、特徴量算出部4により算出された現在の筋シナジ特徴量(SCI又はSSI)、及び評価点取得部2により取得された現在の評価点、の座標と、を表示する(図3)。
The
回帰モデルは、訓練者が回復するときの筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す線(式)である。例えば、訓練者が回復する過程で、特徴量算出部4により算出された筋シナジ特徴量(SCI又はSSI)と、評価点取得部2により取得された評価点と、に基づいて、算出される。そして、回帰モデルは、算出された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、最小二乗法(残差平方和)などを用いて算出される。なお、回帰モデルは、リハビリの回復度を評価する訓練者と同様の属性(性別、年齢など)の人の筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて算出されるのが好ましい。上記のように算出された回帰モデルは、例えば、予めメモリなどに記憶されている。
The regression model is a line (formula) indicating changes in muscle synergistic features and evaluation point coordinates when the trainee recovers. For example, it is calculated based on the muscle synergy feature quantity (SCI or SSI) calculated by the feature
上記の如く、筋シナジ特徴量/評価点座標系上において、特徴量算出部4により算出された現在の筋シナジ特徴量及び評価点取得部2により取得された現在の評価点、の座標を表示する。このように、訓練者のバランス能力を筋シナジ特徴量及び評価点の両面で評価し、冗長性を持たせることで、訓練者の日々の体調変化などにより、筋シナジ特徴量がバラツクのを抑制できる。例えば、訓練者の体調が悪い場合は、筋シナジ特徴量が小さくなるだけなく評価点も同時に小さくなる。逆に、訓練者の体調が良い場合は、筋シナジ特徴量が大きくなるだけなく評価点も同時に大きくなる。このように、筋シナジ特徴量及び評価点は、一定の相関性を有しており、この相関性は訓練者の日々の体調変化などによる影響を受けないため、訓練者の回復度をより正確に表すことができる。
As described above, the coordinates of the current muscle synergy feature amount calculated by the feature
特に、リハビリ訓練は長期(例えば、6か月〜数年)に渡って行われるため、その間に訓練者の体調は大きく変化する可能性がある。したがって、本実施形態1のように、筋シナジ特徴量/評価点座標系上において、現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を表示することで、訓練者の日々の体調変化などによる筋シナジ特徴量のバラツキを効果的に抑制することで、その長期のリハビリ訓練に渡って、正確に訓練者の回復度を評価できる。 In particular, since rehabilitation training is performed over a long period (for example, 6 months to several years), the physical condition of the trainee may change significantly during that time. Therefore, as in the first embodiment, by displaying the current muscle synergy feature amount and the coordinates of the evaluation point on the muscle synergy feature amount / evaluation point coordinate system, the muscle synergy due to the daily physical condition change of the trainee, etc. By effectively suppressing variation in the feature amount, the recovery degree of the trainer can be accurately evaluated over the long-term rehabilitation training.
さらに、本実施形態において、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標だけでなく、訓練者が回復状態にあるときの指標となる回帰モデルを同時に表示する。これにより、訓練者は、この回帰モデルと、現在の自身の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、を比較するだけで、自身が回復傾向にあるのか否かが視覚的かつ正確に把握できる。 Furthermore, in the present embodiment, not only the current muscle synergy feature value and the coordinates of the evaluation point, but also a regression model serving as an index when the trainee is in a recovery state are simultaneously displayed on the muscle synergy feature amount / evaluation point coordinate system. indicate. As a result, the trainer can visually and accurately grasp whether he / she is in a recovery tendency simply by comparing the regression model with the current muscle synergy feature and coordinates of the evaluation point. .
図4は、本実施形態1に係るリハビリ評価方法の処理フローの一例を示すフローチャートである。
評価点取得部2は、バランステストを行って訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する(ステップS101)。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the rehabilitation evaluation method according to the first embodiment.
The evaluation
筋電位取得部3は、上記バランステスト時において、訓練者の筋肉のうち、少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋の筋電位を取得する(ステップS102)。
特徴量算出部4は、筋電位取得部3により取得された筋電位に基づいて、少なくとも腹直筋、中殿筋、大腿膜張筋、及び前脛骨筋の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する(ステップS103)。
The myoelectric
The feature
表示部5は、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、予め設定された回帰モデルと、特徴量算出部4により算出された現在の筋シナジ特徴量及び評価点取得部2により取得された現在の評価点、の座標と、を表示する(ステップS104)。
The
以上、本実施形態1に係るリハビリ評価装置1において、筋電位取得部3は、バランステスト時において、訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位を取得する。そして、特徴量算出部4は、筋電位取得部3により取得された筋電位に基づいて、所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する。
As described above, in the
さらに、表示部5は、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、予め設定された回帰モデルと、特徴量算出部4により算出された現在の筋シナジ特徴量及び評価点取得部2により取得された現在の評価点、の座標と、を表示する。訓練者のバランス能力を筋シナジ特徴量及び評価点の両面で評価し、冗長性を持たせることで、訓練者の日々の体調変化などにより、筋シナジ特徴量がバラツクのを抑制できる。したがって、訓練者の回復度をより高精度に評価できる。また、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標だけでなく、回復状態の指標となる回帰モデルを同時に表示する。これにより、訓練者は、この回帰モデルと、現在の自分の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、を比較するだけで、自身が回復傾向にあるのか否かが視覚的かつ正確に把握できる。
すなわち、本実施形態1に係るリハビリ評価装置1によれば、訓練者の回復度を正確に評価でき、訓練者が回復傾向にあるか否かを正確に把握できる。
Further, the
That is, according to the
実施形態2
図5は、本発明の実施形態2に係るリハビリ評価装置20の概略的構成を示すブロック図である。本実施形態2に係るリハビリ評価装置は、訓練者の属性を示す属性情報を取得する属性情報取得部6と、訓練者が目標とする少なくとも1つの目標点を設定する目標点設定部7と、を更に備えている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
属性情報取得部6は、属性情報取得手段の一具体例である。属性情報取得部6は、例えば、入力装置などを介して、訓練者の年齢、性別、身長、体重、などの属性情報を取得する。入力装置は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、パーソナルコンピュータ、携帯端末などである。
The attribute
目標点設定部7は、目標点設定手段の一具体例である。目標点設定部7は、属性情報取得部6により取得された属性情報に基づいて、例えば、回帰モデルに沿った点である少なくとも1つの目標点を算出する。目標点設定部7は、例えば、属性情報取得部6により取得された訓練者の年齢に基づいて、訓練者の年齢が若くなる(低くなる)に従って、回帰モデル上の高い点を目標点として設定する。これは、訓練者の年齢が若くなるに従って、回復度が大きくなるからである。
The target
表示部5は、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、回帰モデルと、特徴量算出部4により算出された現在の筋シナジ特徴量、及び評価点取得部2により取得された現在の評価点の座標と、目標点設定部により設定された目標点と、を表示する(図6)。これにより、訓練者は、現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を認識しつつ、自身が目標とする目標点をより明確に認識できる。
The
なお、、目標点設定部7は、訓練者の現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と最終的な目標点(最終目標点)との間にその最終目標点よりも低く設定した少なくとも1つの目標点(マイルストン1、マイルストン2、・・・)を設定してもよい。目標点設定部7は、筋シナジ特徴量及び評価点の座標のバラツキ(分散値)に基づいて、これらマイルストンを設定してもよい。表示部5は、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、回帰モデルと、現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、目標点設定部7により設定された目標点及びマイルストンと、を表示する。
The target
これにより、訓練者は、いきなり目標点を目指すのではなく、まず、直近のマイルストンを目指して訓練を行うことができ、各マイルストンに到達する毎にその達成感を感じることができる。また、マイルストンに到達する毎に、表示部5の表示を介して、一緒にいる関係者などとその達成感を共有することができ、これが次のマイルストン到達へのモチベーションに繋がる。なお、リハビリ評価装置20は、上記表示部5に表示された画面情報を、無線などを介して、他のユーザの携帯端末(スマートフォンなど)に送信するようにしてもよい。これにより、より広く目標達成感を共有できる。なお、本実施形態2において、他の構成は上記実施形態1と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
As a result, the trainer does not suddenly aim for the target point, but can first train for the most recent milestone, and feel a sense of accomplishment each time the milestone is reached. In addition, every time a milestone is reached, it is possible to share a sense of accomplishment with related parties and the like through the display on the
実施形態3
本発明の実施形態3において、特徴量算出部4により算出された筋シナジ特徴量、及び評価点取得部2により取得された評価点、の座標は、例えば、メモリに逐次記憶される。メモリは、記憶手段の一具体例である。
In the third embodiment of the present invention, the coordinates of the muscle synergy feature amount calculated by the feature
表示部5は、メモリにより記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点に基づいて、該筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化の軌跡を、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に表示する(図7)。これにより、訓練者の筋シナジ特徴量及び評価点の座標の推移が明確になる。さらに、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に目標点を設定した場合に、その軌跡の目標点への近付き方を見ることで、現在の訓練者のリハビリ訓練が適切か否かが視覚的に把握できる。
Based on the past muscle synergy feature values and evaluation points stored in the memory, the
なお、表示部5は、ユーザにより指定された所定期間の筋シナジ特徴量及び評価点に基づいて、該所定期間だけの、筋シナジ特徴量及び評価点の座標の軌跡を、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に表示してもよい。なお、本実施形態3において、他の構成は上記実施形態1と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
The
実施形態4
図8は、本発明の実施形態4に係るリハビリ評価装置の概略的構成を示すブロック図である。本実施形態4に係るリハビリ評価装置40は、メモリにより記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測する座標推測部8を更に備えている。座標推測部8は、推測手段の一具体例である。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a rehabilitation evaluation apparatus according to
座標推測部8は、例えば、メモリにより記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、時系列解析手法などを用いて、一定時間後の将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測する。表示部5は、筋シナジ特徴量/評価点座標系上に、例えば、筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化の軌跡および、現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と共に、座標推測部8により推測された将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を表示する(図9)。
The coordinate
これにより、訓練者は、自身の回復度の方向性(悪化、停滞、良好など)を明確に認識できる。また、例えば、目標点やその前にマイルストンが設定されている場合に、訓練者は、その目標点やマイルストンを達成できるか否かが視覚的に把握できる。 Thus, the trainer can clearly recognize the direction of his / her recovery degree (deterioration, stagnation, good, etc.). For example, when a target point or a milestone is set before the target point, the trainee can visually grasp whether the target point or the milestone can be achieved.
さらに、座標推測部8は、メモリにより記憶された過去の筋シナジ特徴量の単位変化量にかかる時間、及び、過去の評価点の単位変化量にかかる時間、のうちの少なくとも一方に基づいて、将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標をより高精度に推測してもよい。
。座標推測部8は、例えば、筋シナジ特徴量及び評価点の座標が点aから点bまで(単位変化量)変化するのにかかる時間に基づいて、一定時間後の将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測する(図10)。
Furthermore, the coordinate
. The coordinate
例えば、筋シナジ特徴量及び評価点の座標が点aから点bへ変化するのに、1週間かかる訓練者は、2週間かかる訓練者と比較して、その後の変化がより大きくなると予測できる。したがって、このような過去の筋シナジ特徴量又は評価点の単位変化量にかかる時間を考慮することで、将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標をより高精度に推測できる。なお、本実施形態4において、他の構成は上記実施形態1と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
For example, a trainer who takes one week to change the muscle synergy feature value and the coordinates of the evaluation point from point a to point b can be predicted to have a greater change thereafter than a trainer who takes two weeks. Therefore, by considering the time taken for such past muscle synergy feature values or unit change amounts of the evaluation points, it is possible to estimate the future muscle synergy feature values and the coordinates of the evaluation points with higher accuracy. In addition, in this
実施形態5
図11は、本発明の実施形態5に係るリハビリ評価装置の概略的構成を示すブロック図である。本実施形態5に係るリハビリ評価装置50は、メモリにより記憶された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、回帰モデルを更新する回帰モデル更新部9を更に備えている。回帰モデル更新部9は、更新手段の一具体例である。回帰モデル更新部9は、例えば、メモリの筋シナジ特徴量及び評価点の座標データ量が予め設定したデータ量に到達すると、あるいは、予め設定した所定期間毎に、メモリに設定された回帰モデルを更新する。これにより、最新の回帰モデルを自動的に表示することができる。
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a rehabilitation evaluation apparatus according to
さらに、メモリにより記憶された筋シナジ特徴量及び評価点の座標は、訓練者の属性、訓練者の訓練開始から経過時間、訓練者の訓練内容(訓練方法、訓練量など)、又は、訓練者の回復度合い(筋シナジ特徴量及び評価点の単位時間当たりの回復レベルなど)、毎に分類されていてもよい。本実施形態5に係るリハビリ評価装置50は、上記分類された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、訓練者の属性、訓練者の訓練開始から経過時間、訓練者の訓練内容、又は、訓練者の回復度合い、毎の回帰モデルを生成する回帰モデル生成部10を更に有している。回帰モデル生成部10は、回帰モデル生成手段の一具体例である。
。
Further, the muscle synergy feature value and the coordinates of the evaluation points stored in the memory are the attributes of the trainee, the elapsed time from the start of the trainer's training, the trainer's training content (training method, training amount, etc.), or the trainer May be classified for each degree of recovery (muscle synergy feature amount, recovery level of evaluation points per unit time, etc.). The
.
表示部5は、回帰モデル生成部10により生成された、その訓練者に対応する回帰モデルを表示する。表示部5は、例えば、入力装置などを介して入力された訓練者の情報に基づいて、回帰モデル生成部10により生成された回帰モデルのうち、その訓練者の条件(訓練者の属性、訓練者の訓練開始から経過時間、訓練者の訓練内容、訓練者の回復度合いなど)に近い条件で生成された回帰モデルを選択し、表示する。これにより、その訓練者により適した回帰モデルを表示することができるため、管理者等は、その回帰モデルを参照して、その訓練者により適切な訓練内容を設計することができる。なお、本実施形態5において、他の構成は上記実施形態1と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
The
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態において、表示部5は、筋シナジ特徴量を横軸とし評価点を縦軸とした座標系上に、回帰モデル、筋シナジ特徴量及び評価点の座標、などを表示しているが、これに限定されない。例えば、表示部5は、筋シナジ特徴量を縦軸とし評価点を横軸とした座標系上に、回帰モデル、筋シナジ特徴量及び評価点の座標、などを表示してもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the
本発明は、例えば、図4に示す処理を、CPU又はGPU(Graphics Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。 For example, the present invention can be realized by causing the CPU or a GPU (Graphics Processing Unit) to execute a computer program as shown in FIG.
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
1 リハビリ評価装置、2 評価点取得部、3 筋電位取得部、4 特徴量算出部、5 表示部、6 属性情報取得部、7 目標点設定部、8 座標推測部、9 回帰モデル更新部、10 回帰モデル生成部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
バランステストを行って前記訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する評価点取得手段と、
前記バランステスト時において、前記訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位を取得する筋電位取得手段と、
前記筋電位取得手段により取得された筋電位に基づいて、前記所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する特徴量算出手段と、
座標系上に、予め設定された訓練者が回復するときの前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す回帰モデルと、前記特徴量算出手段により算出された筋シナジ特徴量、及び前記評価点取得手段により取得された評価点、の座標と、を表示する表示手段と、
を備える、ことを特徴とするリハビリ評価装置。 A rehabilitation evaluation apparatus for evaluating a recovery degree of a trainer by rehabilitation training,
An evaluation score acquisition means for acquiring an evaluation score obtained by performing a balance test and evaluating the balance ability of the trainee;
At the time of the balance test, a myoelectric potential acquisition means for acquiring a myoelectric potential of a predetermined muscle among the trainee's muscles;
Feature amount calculating means for calculating a muscle synergy feature amount indicating a cooperative state of the predetermined muscle based on the myoelectric potential acquired by the myoelectric potential acquiring means;
On the coordinate system, a regression model indicating changes in the coordinates of the muscle synergy feature amount and the evaluation point when a preset trainer recovers, the muscle synergy feature amount calculated by the feature amount calculation unit, and the Display means for displaying the coordinates of the evaluation points acquired by the evaluation point acquisition means;
A rehabilitation evaluation apparatus comprising:
前記訓練者の属性を示す属性情報を取得する属性情報取得手段と、
前記属性情報取得手段により取得された属性情報に基づいて、前記回帰モデルに沿った点であって前記訓練者が目標とする少なくとも1つの目標点を設定する目標点設定手段と、
を備え、
前記表示手段は、前記座標系上に、前記回帰モデルと、前記特徴量算出手段により算出された筋シナジ特徴量、及び前記評価点取得手段により取得された評価点の座標と、前記目標点設定手段により設定された目標点と、を表示する、
ことを特徴とするリハビリ評価装置。 The rehabilitation evaluation apparatus according to claim 1,
Attribute information acquisition means for acquiring attribute information indicating the attributes of the trainee;
Based on the attribute information acquired by the attribute information acquisition means, a target point setting means for setting at least one target point that is a point along the regression model and targeted by the trainee;
With
The display means has, on the coordinate system, the regression model, the muscle synergy feature quantity calculated by the feature quantity calculation means, the coordinates of the evaluation points acquired by the evaluation point acquisition means, and the target point setting. Display the target point set by means,
A rehabilitation evaluation apparatus characterized by that.
前記特徴量算出手段により算出された筋シナジ特徴量、及び前記評価点取得手段により取得された評価点、の座標を記憶する記憶手段を更に備え、
前記表示手段は、前記記憶手段により記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点に基づいて、該筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化の軌跡を、前記座標系上に表示する、
ことを特徴とするリハビリ評価装置。 The rehabilitation evaluation apparatus according to claim 1 or 2,
A storage means for storing the coordinates of the muscle synergy feature quantity calculated by the feature quantity calculation means and the evaluation point acquired by the evaluation point acquisition means;
The display means displays, on the coordinate system, the locus of changes in the coordinates of the muscle synergy feature value and the evaluation point based on the past muscle synergy feature value and the evaluation point stored by the storage means.
A rehabilitation evaluation apparatus characterized by that.
前記記憶手段により記憶された過去の筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測する推測手段を更に備え、
前記表示手段は、前記座標系上に、前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化の軌跡と現在の筋シナジ特徴量及び評価点の座標と共に、前記推測手段により推測された将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を表示する、
ことを特徴とするリハビリ評価装置。 The rehabilitation evaluation apparatus according to claim 3,
Based on the past muscle synergy feature and the coordinates of the evaluation points stored by the storage means, the apparatus further comprises an estimation means for estimating the future muscle synergy feature and the coordinates of the evaluation points,
The display means includes, on the coordinate system, a future change of muscle synergy estimated by the estimation means together with a locus of changes in the coordinates of the muscle synergy feature and evaluation points and a current muscle synergy feature and coordinates of the evaluation points. Display the feature amount and the coordinates of the evaluation point.
A rehabilitation evaluation apparatus characterized by that.
前記推測手段は、前記記憶手段により記憶された過去の筋シナジ特徴量の単位変化量にかかる時間、及び過去の評価点の単位変化量にかかる時間、のうちの少なくとも一方に基づいて、前記将来の筋シナジ特徴量及び評価点の座標を推測する、
ことを特徴とするリハビリ評価装置。 The rehabilitation evaluation apparatus according to claim 4,
The estimation means is based on at least one of a time taken for a unit change amount of a past muscle synergy feature quantity stored by the storage means and a time taken for a unit change quantity of a past evaluation point, based on the future. Estimate the muscle synergy features and evaluation point coordinates of
A rehabilitation evaluation apparatus characterized by that.
前記記憶手段により記憶された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、前記回帰モデルを更新する更新手段を更に備え、
前記表示手段は、前記更新手段により更新された回帰モデルを表示する、
ことを特徴とするリハビリ評価装置。 The rehabilitation evaluation apparatus according to any one of claims 3 to 5,
Update means for updating the regression model based on the muscle synergy feature quantity and the coordinates of the evaluation points stored by the storage means;
The display means displays the regression model updated by the update means;
A rehabilitation evaluation apparatus characterized by that.
前記記憶手段により記憶された筋シナジ特徴量及び評価点の座標は、前記訓練者の属性、前記訓練者の訓練開始から経過時間、前記訓練者の訓練内容、又は、前記訓練者の回復度合い、毎に分類されており、
前記分類された筋シナジ特徴量及び評価点の座標に基づいて、前記訓練者の属性、前記訓練者の訓練開始から経過時間、前記訓練者の訓練内容、又は、前記訓練者の回復度合い、毎の回帰モデルを生成する回帰モデル生成手段を更に備え、
前記表示手段は、前記回帰モデル生成手段により生成された、前記訓練者に対応する回帰モデルを表示する、
を特徴とするリハビリ評価装置。 The rehabilitation evaluation apparatus according to claim 6,
The muscle synergy feature value and the coordinates of the evaluation points stored by the storage means are the attributes of the trainee, the elapsed time from the training start of the trainer, the training content of the trainer, or the recovery degree of the trainer, It is classified by each,
Based on the classified muscle synergy feature and the coordinates of the evaluation points, the attributes of the trainer, the elapsed time from the start of training of the trainer, the training content of the trainer, or the recovery degree of the trainer, A regression model generating means for generating a regression model of
The display means displays a regression model corresponding to the trainee generated by the regression model generation means.
Rehabilitation evaluation device characterized by this.
バランステストを行って前記訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得するステップと、
前記バランステスト時において、前記訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位を取得するステップと、
前記取得された筋電位に基づいて、前記所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出するステップと、
座標系上に、予め設定された訓練者が回復するときの前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す回帰モデルと、前記算出された筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、を表示するステップと、
を含む、ことを特徴とするリハビリ評価方法。 A rehabilitation evaluation method for evaluating a recovery degree of a trainer by rehabilitation training,
Performing a balance test to obtain an evaluation score that evaluates the balance ability of the trainee;
Obtaining a myoelectric potential of a predetermined muscle among the muscles of the trainer during the balance test; and
Calculating a muscle synergy feature amount indicating a cooperation state of the predetermined muscle based on the acquired myoelectric potential;
On the coordinate system, a regression model indicating changes in the coordinates of the muscle synergy feature amount and the evaluation point when a preset trainer recovers, and the calculated muscle synergy feature amount and the coordinate of the evaluation point, Steps to display;
The rehabilitation evaluation method characterized by including.
バランステストを行って前記訓練者のバランス能力を評価した評価点を取得する処理と、
前記バランステスト時に取得された前記訓練者の筋肉のうち、所定の筋肉の筋電位に基づいて、前記所定の筋肉の協働状態を示す筋シナジ特徴量を算出する処理と、
座標系上に、予め設定された訓練者が回復するときの前記筋シナジ特徴量及び評価点の座標の変化を示す回帰モデルと、前記算出された筋シナジ特徴量及び評価点の座標と、を表示する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラム。 A program for assessing the recovery level of trainees through rehabilitation training,
A process of performing a balance test to obtain an evaluation score that evaluates the balance ability of the trainee;
A process of calculating a muscle synergy feature amount indicating a cooperation state of the predetermined muscle based on a myoelectric potential of the predetermined muscle among the muscles of the trainee acquired at the balance test;
On the coordinate system, a regression model indicating changes in the coordinates of the muscle synergy feature amount and the evaluation point when a preset trainer recovers, and the calculated muscle synergy feature amount and the coordinate of the evaluation point, Processing to display,
A program characterized by causing a computer to execute.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016173621A JP6440210B2 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Rehabilitation evaluation apparatus, rehabilitation evaluation method and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016173621A JP6440210B2 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Rehabilitation evaluation apparatus, rehabilitation evaluation method and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018038521A true JP2018038521A (en) | 2018-03-15 |
JP6440210B2 JP6440210B2 (en) | 2018-12-19 |
Family
ID=61623908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016173621A Active JP6440210B2 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Rehabilitation evaluation apparatus, rehabilitation evaluation method and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6440210B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021005312A (en) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | トヨタ自動車株式会社 | Learning device, rehabilitation assistance system, method, program, and trained model |
US11484225B2 (en) | 2017-07-10 | 2022-11-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rehabilitation evaluation apparatus, rehabilitation evaluation method, and rehabilitation evaluation program |
CN117122286A (en) * | 2023-09-08 | 2023-11-28 | 中国人民解放军总医院第一医学中心 | Intelligent rehabilitation equipment |
JP7531945B2 (en) | 2020-06-30 | 2024-08-13 | ユニバーシティ オブ マラヤ | System and method for real-time monitoring of progress of lower back pain rehabilitation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002253534A (en) * | 2001-02-28 | 2002-09-10 | Tanita Corp | Balance detector capable of evaluating exercise capacity |
JP2013031538A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Hiroshima Univ | Posture balance measuring apparatus |
JP2015073805A (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | 独立行政法人理化学研究所 | Exercise device, exercise method and program |
-
2016
- 2016-09-06 JP JP2016173621A patent/JP6440210B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002253534A (en) * | 2001-02-28 | 2002-09-10 | Tanita Corp | Balance detector capable of evaluating exercise capacity |
JP2013031538A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Hiroshima Univ | Posture balance measuring apparatus |
JP2015073805A (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-20 | 独立行政法人理化学研究所 | Exercise device, exercise method and program |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
前田 竜範、木竜 徹: "筋シナジーおよび主成分分析を用いたスクワットトレーニングの評価法の検討", 電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス), vol. No.115, No.383, JPN6018041106, December 2015 (2015-12-01), JP, pages 61 - 65, ISSN: 0003902318 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11484225B2 (en) | 2017-07-10 | 2022-11-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rehabilitation evaluation apparatus, rehabilitation evaluation method, and rehabilitation evaluation program |
JP2021005312A (en) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | トヨタ自動車株式会社 | Learning device, rehabilitation assistance system, method, program, and trained model |
JP7147696B2 (en) | 2019-06-27 | 2022-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | LEARNING DEVICE, REHABILITATION SUPPORT SYSTEM, METHOD, PROGRAM, AND LEARNED MODEL |
JP7531945B2 (en) | 2020-06-30 | 2024-08-13 | ユニバーシティ オブ マラヤ | System and method for real-time monitoring of progress of lower back pain rehabilitation |
CN117122286A (en) * | 2023-09-08 | 2023-11-28 | 中国人民解放军总医院第一医学中心 | Intelligent rehabilitation equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6440210B2 (en) | 2018-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180133551A1 (en) | System and method for personalized exercise training and coaching | |
JP6440210B2 (en) | Rehabilitation evaluation apparatus, rehabilitation evaluation method and program | |
US9171201B2 (en) | Portable computing device and analyses of personal data captured therefrom | |
US11071887B2 (en) | Evaluation and coaching of athletic performance | |
JP6360072B2 (en) | Systems, devices, and methods for facilitating trunk muscle use and other uses | |
KR101859549B1 (en) | Motion training guide system based on wearable sensor and method thereof | |
TWI449521B (en) | Rehabilitation coaching method and rehabilitation coaching system | |
KR20170052616A (en) | Skill determination program, skill determination method, skill determination device, and server | |
CN108156811A (en) | Improved exercise mat | |
DE112016002656T5 (en) | INFORMATION PROCESSING DEVICE, INFORMATION PROCESSING SYSTEM AND INSOLE | |
Zago et al. | Multi-segmental movements as a function of experience in karate | |
JP6603055B2 (en) | Physical fitness estimation method | |
CN114596451B (en) | Body fitness testing method and device based on AI vision and storage medium | |
JP2019024579A (en) | Rehabilitation support system, rehabilitation support method, and program | |
KR102144196B1 (en) | Health care and coaching system using smart clothing | |
JP2020108823A (en) | Information processing device, information processing method, and program | |
CN113842622B (en) | Motion teaching method, device, system, electronic equipment and storage medium | |
JP2022187952A (en) | Program, method, and information processing device | |
US11135501B2 (en) | Generation device and generation method | |
WO2018119871A1 (en) | Exercise assistance method and system | |
CN108014483B (en) | Action evaluation method and system | |
CN113641856A (en) | Method and apparatus for outputting information | |
JP2016176797A (en) | Body weight management device | |
WO2024159402A1 (en) | An activity tracking apparatus and system | |
Abdullah et al. | The Development of Athlete Performance Capabilities Index (APCI) Model for Male U12 Player Selection using Multivariate Analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180918 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181023 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181115 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6440210 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |