腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)裝置及使用該裝置的評(píng)價(jià)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)定腦功能活動(dòng)度并評(píng)價(jià)腦功能活動(dòng)度的裝置及使用該裝置的 評(píng)價(jià)系統(tǒng)，尤其涉及一種為了判定老年性認(rèn)知障礙等腦部疾病而評(píng)價(jià)腦功能活動(dòng)狀態(tài)的裝 置及使用該裝置的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在癡呆癥中，隨著高齡化而增加的阿耳茨海默型癡呆癥（以下稱作AD)的原因尚 不明確，而且還沒(méi)有建立治療方法，另一方面患者正在增加。因此，不僅在日本，在世界各 國(guó)，作為其對(duì)策的醫(yī)療費(fèi)和護(hù)理費(fèi)的增加在國(guó)家預(yù)算中所占的比例逐漸增加，開(kāi)始成為社 會(huì)上的嚴(yán)重的問(wèn)題。作為該預(yù)防方法，不得不依賴于早期發(fā)現(xiàn)和使腦功能活性化的康復(fù)。例 如在日本65歲以上的高齡者人口達(dá)到3000萬(wàn)人。于是，是否患有癡呆癥的診斷方法日益 變得重要，為了將他們作為對(duì)象進(jìn)行預(yù)防診斷，期待開(kāi)發(fā)出滿足以下7種條件的新的診斷 方法。 A) 價(jià)格低廉， B) 不采集血液及骨髓液等體液的非侵入性診斷方法， C) 不伴隨放射線暴露， D) 具有高靈敏度， E) 可靠性高， F) 具有提出即使是癡呆癥的非專業(yè)醫(yī)師也能夠進(jìn)行診斷的一定程度的信息的功能， G) 操作時(shí)不需要高度的技術(shù)。
[0003] 為此，需要對(duì)滿足這些條件的腦功能活動(dòng)進(jìn)行測(cè)定的裝置，但是作為在頭皮上進(jìn) 行電位分析的腦功能活動(dòng)測(cè)定裝置的專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2均由本申請(qǐng)發(fā)明人提出。這 些發(fā)明中，用多個(gè)傳感器來(lái)記錄頭皮上的電位（以下，稱作腦電位），將2~40赫茲的腦 電位成分分成頻率塊，關(guān)于各頻率塊求出規(guī)格化功率方差（normalizedpowervariance， 以下稱作NPV)，將那些變量的集合作為標(biāo)記對(duì)大腦內(nèi)部的神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等的活動(dòng) (將它們統(tǒng)稱為腦功能活動(dòng)）進(jìn)行特征化，并與正常人群體的平均值進(jìn)行比較而求出活動(dòng) 狀態(tài)的異常部位，由表示各疾病的特征的模板和重新測(cè)定的被測(cè)者的NPV的比較，將與各 種腦功能疾病的類似度進(jìn)行定量化。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本國(guó)專利第4145344號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本國(guó)專利第5118230號(hào)公報(bào) 發(fā)明的概要 發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0005] 然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中以下幾點(diǎn)并不充分。所述幾點(diǎn)經(jīng)大規(guī)模的臨床試驗(yàn)結(jié)果， 基于初步得到的見(jiàn)解。 A) 由于所謂腦電位的規(guī)格化功率方差NPV的量并不提供對(duì)腦功能活動(dòng)進(jìn)行特征化時(shí) 的充分的信息，因此不同的疾病，例如"阿耳茨海默型癡呆癥"與"抑郁癥"的識(shí)別度不充分， B) 該標(biāo)記具有不需要的偏移，這使靈敏度下降，因此需要導(dǎo)入不具有這種偏移的標(biāo)記， C) 用多維空間的矢量來(lái)表示利用標(biāo)記被指定的狀態(tài)，由這些矢量所成角度的余弦或內(nèi) 積表示狀態(tài)之間的類似度，這些變量作為類似度的適合性并不充分，并且其含義也不明確， D) 在所記錄的電位信號(hào)中包含有人為因素，這也成為降低疾病之間的分離靈敏度的主 要原因，因此并不具有決定成為分析對(duì)象的頻帶及區(qū)段長(zhǎng)度的依據(jù)。
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種高精度地識(shí)別不同的疾病，且能夠顯示不同的疾病的 腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)裝置及腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)。 用于解決技術(shù)課題的手段
[0007] 在以下本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中的說(shuō)明中，在表示各種值的符號(hào)中，作為NPV;j，m或sNAT; NLc，jm等在"；"后面附半角后綴而記載，關(guān)于該后綴為上付或下付，希望參照對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué) 式或圖。并且，在本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中，"腦功能活動(dòng)"是指基于腦功能的大腦活動(dòng)，"腦功能活 動(dòng)度"是指腦功能活動(dòng)的程度。
[0008] 為了解決上述課題，本發(fā)明的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，具備多個(gè)傳感 器，該多個(gè)傳感器安裝于被測(cè)者的頭部并對(duì)該被測(cè)者的腦電位進(jìn)行測(cè)定，并且具有運(yùn)算構(gòu) 件，該運(yùn)算構(gòu)件將從各傳感器輸出的腦電位在時(shí)間軸上分割為規(guī)定時(shí)間間隔的區(qū)段，并按 各區(qū)段進(jìn)行離散傅立葉變換，在規(guī)定頻帶內(nèi)求出具有所述規(guī)定時(shí)間間隔的倒數(shù)即基本頻率 的整數(shù)倍的頻率成分的離散傅立葉系數(shù)，在整個(gè)區(qū)段求出所述傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方 的平均值，將該所求出的傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均值進(jìn)行規(guī)格化，求出作為第1 參數(shù)的規(guī)格化功率譜（NPS;j，m)，對(duì)相鄰的頻率成分的所述傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方在 整個(gè)區(qū)段的平均值的乘積，用該兩個(gè)頻率成分的平均值之和的平方值來(lái)進(jìn)行規(guī)格化，求出 作為第2參數(shù)的規(guī)格化功率比（NPV;j，m)，使用所述第1參數(shù)及第2參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)腦功能活 動(dòng)度。
[0009]另外，作為本發(fā)明的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)裝置的實(shí)施方式，所述運(yùn)算構(gòu)件分別針對(duì) 所述作為第1參數(shù)的規(guī)格化功率譜（NPS;j，m)及作為第2參數(shù)的規(guī)格化功率比（NPV;j，m)， 得出所述各頻率成分減去所有傳感器的平均值的第1標(biāo)記sNAT;j，m及第2標(biāo)記vNAT;j，m。 在此，各標(biāo)記根據(jù)表現(xiàn)由傳感器的數(shù)量和離散頻率的數(shù)量決定的輔助標(biāo)記的多維sNAT空 間及vNAT空間內(nèi)的位置而被特征化。
[0010] 作為本發(fā)明的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)裝置的另一實(shí)施方式，所述運(yùn)算構(gòu)件由有關(guān)被測(cè) 者X的所述第1標(biāo)記（sNAT;x，jm)、關(guān)于預(yù)先規(guī)定的正常人群體以同樣的方式求出的第1 標(biāo)記的平均值即正常人控制的模板狀態(tài)（sNAT;NLc，jm)及標(biāo)準(zhǔn)偏差（sσ;NLc，jm)計(jì)算sZ 分?jǐn)?shù)（sZ;j,m;x:NLc)，另外，根據(jù)第2標(biāo)記而定的被測(cè)者x的狀態(tài)（vNAT;x,jm)、由通過(guò)關(guān) 于預(yù)先規(guī)定的正常人群體以同樣的方式求出的第2標(biāo)記的平均值而定的模板狀態(tài)（vNAT; NLc,jm)及標(biāo)準(zhǔn)偏差（vσ;NLc,jm)計(jì)算vZ分?jǐn)?shù)（vZ;j,m;x:NLc)，在腦部表面圖像上的對(duì) 應(yīng)的位置上，由所述sZ分?jǐn)?shù)（sZ;j,m;x:NLc)及所述vZ分?jǐn)?shù)（vZ;j,m;x:NLc)的值可視化 顯示大腦的活動(dòng)狀態(tài)。并且，作為對(duì)各種腦部疾病進(jìn)行特征化的模板狀態(tài)（例如AD患者的 多數(shù)群體的平均狀態(tài)）與被測(cè)者的狀態(tài)之間的規(guī)格化距離（例如馬哈拉諾比斯距離）的函 數(shù)，決定該被測(cè)者對(duì)該疾病的類似度。通過(guò)用該規(guī)格化距離的接近程度來(lái)表示類似度，使類 似度含義變得明確，且能夠顯示出不同的疾病之間分離。
[0011] 并且，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)，至少具有：多個(gè)傳感 器，安裝于被測(cè)者的頭部，并測(cè)定該被測(cè)者的腦電位；接口，將從各傳感器輸出的腦電位向 外部發(fā)送；具備運(yùn)算部的腦功能活動(dòng)測(cè)量終端；及計(jì)算中心，經(jīng)由所述腦功能活動(dòng)測(cè)量終 端和通信線路而連接，所述腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)的特征在于，所述計(jì)算中心 (1) 具有運(yùn)算構(gòu)件，該運(yùn)算構(gòu)件將來(lái)自所述腦功能活動(dòng)測(cè)量終端的從所述各傳感器輸 出的腦電位，在時(shí)間軸上分割成規(guī)定時(shí)間間隔的區(qū)段，并按各區(qū)段進(jìn)行離散傅立葉變換，在 規(guī)定頻帶內(nèi)求出具有所述規(guī)定時(shí)間間隔的倒數(shù)即基本頻率的整數(shù)倍的頻率成分的傅立葉 系數(shù)，在整個(gè)區(qū)段求出所述傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均值，將該所求出的傅立葉系 數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均值進(jìn)行規(guī)格化，并求出作為第1參數(shù)的規(guī)格化功率譜（NPS;j，m)， 將相鄰的離散化頻率成分的所述傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均值的乘積，用該兩個(gè) 頻率成分的平均值之和的平方值來(lái)進(jìn)行規(guī)格化，求出作為第2參數(shù)的規(guī)格化功率比（NPV; j，m)， (2) 將所述求出的第1參數(shù)（NPS;j，m)及第2參數(shù)（NPV;j，m)發(fā)送到所述腦功能活動(dòng) 測(cè)量終端。
[0012] 另外，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，所述計(jì)算中心的 所述運(yùn)算構(gòu)件分別針對(duì)所述作為第1參數(shù)的規(guī)格化功率譜及作為第2參數(shù)的規(guī)格化功率 比，得出所述各頻率成分減去所有的傳感器的平均值的第1標(biāo)記和第2標(biāo)記。
[0013] 另外，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，所述計(jì)算中心的 所述運(yùn)算構(gòu)件由關(guān)于被測(cè)者的所述第1標(biāo)記的值、及關(guān)于預(yù)先規(guī)定的正常人群體以同樣的 方式求出的作為所述第1標(biāo)記的平均值的模板狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)算sZ分?jǐn)?shù)，另外，由關(guān) 于被測(cè)者的所述第2標(biāo)記的值、關(guān)于預(yù)先規(guī)定的正常人群體的作為所述第2標(biāo)記的平均值 的模板狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)算vZ分?jǐn)?shù)，所述腦功能活動(dòng)測(cè)量終端具有如下裝置，該裝置經(jīng) 由所述通信線路接收所述算出的sZ分?jǐn)?shù)及vZ分?jǐn)?shù)，并在腦部表面圖像上的對(duì)應(yīng)的位置，由 所述sZ分?jǐn)?shù)及vZ分?jǐn)?shù)可視化顯示腦功能活動(dòng)度。
[0014] 另外，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的腦功能活動(dòng)度評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，所述計(jì)算中心的 所述運(yùn)算構(gòu)件由所述算出的SZ分?jǐn)?shù)及vZ分?jǐn)?shù)計(jì)算被測(cè)者與正常人群體的模板狀態(tài)之間的 類似度，并從由此獲得的類似度計(jì)算表示被測(cè)者更類似于正常人群體的模板狀態(tài)和AD患 者群體的模板狀態(tài)中的哪一種的差分類似度，并可視化顯示被測(cè)者的腦功能活動(dòng)狀態(tài)。
[0015] 并且，作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的程序，其使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟：將從安裝于 被測(cè)者的頭部并測(cè)定該被測(cè)者的腦電位的多個(gè)傳感器輸出的腦電位，在時(shí)間軸上分割為規(guī) 定時(shí)間間隔的區(qū)段，并按各區(qū)段進(jìn)行離散傅立葉變換，在規(guī)定頻帶內(nèi)求出具有所述規(guī)定時(shí) 間間隔的倒數(shù)即基本頻率的整數(shù)倍的頻率成分的離散傅立葉系數(shù)；在整個(gè)區(qū)段求出所述傅 立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均值，將該所求出的離散傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均 值進(jìn)行規(guī)格化，并求出第1標(biāo)記即規(guī)格化功率譜（NPS;j，m);對(duì)相鄰的頻率成分的所述離散 傅立葉系數(shù)的絕對(duì)值的平方的平均值的乘積，用該兩個(gè)頻率成分的平均值之和的平方值來(lái) 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并求出作為第2標(biāo)記的規(guī)格化功率比（NPV;j，m);分別針對(duì)作為所述第1參數(shù) 的規(guī)格化功率譜及作為第2參數(shù)的規(guī)格化功率比，從所述各頻率成分求出與該頻率成分值 的所有的傳感