脑功能活动度评价装置及使用该装置的评价系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测定脑功能活动度并评价脑功能活动度的装置及使用该装置的 评价系统，尤其涉及一种为了判定老年性认知障碍等脑部疾病而评价脑功能活动状态的装 置及使用该装置的系统。
【背景技术】
[0002] 在痴呆症中，随着高龄化而增加的阿耳茨海默型痴呆症（以下称作AD)的原因尚 不明确，而且还没有建立治疗方法，另一方面患者正在增加。因此，不仅在日本，在世界各 国，作为其对策的医疗费和护理费的增加在国家预算中所占的比例逐渐增加，开始成为社 会上的严重的问题。作为该预防方法，不得不依赖于早期发现和使脑功能活性化的康复。例 如在日本65岁以上的高龄者人口达到3000万人。于是，是否患有痴呆症的诊断方法日益 变得重要，为了将他们作为对象进行预防诊断，期待开发出满足以下7种条件的新的诊断 方法。 A) 价格低廉， B) 不采集血液及骨髓液等体液的非侵入性诊断方法， C) 不伴随放射线暴露， D) 具有高灵敏度， E) 可靠性高， F) 具有提出即使是痴呆症的非专业医师也能够进行诊断的一定程度的信息的功能， G) 操作时不需要高度的技术。
[0003] 为此，需要对满足这些条件的脑功能活动进行测定的装置，但是作为在头皮上进 行电位分析的脑功能活动测定装置的专利文献1及专利文献2均由本申请发明人提出。这 些发明中，用多个传感器来记录头皮上的电位（以下，称作脑电位），将2~40赫兹的脑 电位成分分成频率块，关于各频率块求出规格化功率方差（normalizedpowervariance， 以下称作NPV)，将那些变量的集合作为标记对大脑内部的神经元及神经胶质细胞等的活动 (将它们统称为脑功能活动）进行特征化，并与正常人群体的平均值进行比较而求出活动 状态的异常部位，由表示各疾病的特征的模板和重新测定的被测者的NPV的比较，将与各 种脑功能疾病的类似度进行定量化。 现有技术文献 专利文献
[0004] 专利文献1 :日本国专利第4145344号公报 专利文献2 :日本国专利第5118230号公报 发明的概要 发明要解决的技术课题
[0005] 然而，在上述现有技术中以下几点并不充分。所述几点经大规模的临床试验结果， 基于初步得到的见解。 A) 由于所谓脑电位的规格化功率方差NPV的量并不提供对脑功能活动进行特征化时 的充分的信息，因此不同的疾病，例如"阿耳茨海默型痴呆症"与"抑郁症"的识别度不充分， B) 该标记具有不需要的偏移，这使灵敏度下降，因此需要导入不具有这种偏移的标记， C) 用多维空间的矢量来表示利用标记被指定的状态，由这些矢量所成角度的余弦或内 积表示状态之间的类似度，这些变量作为类似度的适合性并不充分，并且其含义也不明确， D) 在所记录的电位信号中包含有人为因素，这也成为降低疾病之间的分离灵敏度的主 要原因，因此并不具有决定成为分析对象的频带及区段长度的依据。
[0006] 本发明的目的在于提供一种高精度地识别不同的疾病，且能够显示不同的疾病的 脑功能活动度评价装置及脑功能活动度评价系统。 用于解决技术课题的手段
[0007] 在以下本申请说明书中的说明中，在表示各种值的符号中，作为NPV;j，m或sNAT; NLc，jm等在"；"后面附半角后缀而记载，关于该后缀为上付或下付，希望参照对应的数学 式或图。并且，在本申请说明书中，"脑功能活动"是指基于脑功能的大脑活动，"脑功能活 动度"是指脑功能活动的程度。
[0008] 为了解决上述课题，本发明的脑功能活动度评价装置，其特征在于，具备多个传感 器，该多个传感器安装于被测者的头部并对该被测者的脑电位进行测定，并且具有运算构 件，该运算构件将从各传感器输出的脑电位在时间轴上分割为规定时间间隔的区段，并按 各区段进行离散傅立叶变换，在规定频带内求出具有所述规定时间间隔的倒数即基本频率 的整数倍的频率成分的离散傅立叶系数，在整个区段求出所述傅立叶系数的绝对值的平方 的平均值，将该所求出的傅立叶系数的绝对值的平方的平均值进行规格化，求出作为第1 参数的规格化功率谱（NPS;j，m)，对相邻的频率成分的所述傅立叶系数的绝对值的平方在 整个区段的平均值的乘积，用该两个频率成分的平均值之和的平方值来进行规格化，求出 作为第2参数的规格化功率比（NPV;j，m)，使用所述第1参数及第2参数来评价脑功能活 动度。
[0009]另外，作为本发明的脑功能活动度评价装置的实施方式，所述运算构件分别针对 所述作为第1参数的规格化功率谱（NPS;j，m)及作为第2参数的规格化功率比（NPV;j，m)， 得出所述各频率成分减去所有传感器的平均值的第1标记sNAT;j，m及第2标记vNAT;j，m。 在此，各标记根据表现由传感器的数量和离散频率的数量决定的辅助标记的多维sNAT空 间及vNAT空间内的位置而被特征化。
[0010] 作为本发明的脑功能活动度评价装置的另一实施方式，所述运算构件由有关被测 者X的所述第1标记（sNAT;x，jm)、关于预先规定的正常人群体以同样的方式求出的第1 标记的平均值即正常人控制的模板状态（sNAT;NLc，jm)及标准偏差（sσ;NLc，jm)计算sZ 分数（sZ;j,m;x:NLc)，另外，根据第2标记而定的被测者x的状态（vNAT;x,jm)、由通过关 于预先规定的正常人群体以同样的方式求出的第2标记的平均值而定的模板状态（vNAT; NLc,jm)及标准偏差（vσ;NLc,jm)计算vZ分数（vZ;j,m;x:NLc)，在脑部表面图像上的对 应的位置上，由所述sZ分数（sZ;j,m;x:NLc)及所述vZ分数（vZ;j,m;x:NLc)的值可视化 显示大脑的活动状态。并且，作为对各种脑部疾病进行特征化的模板状态（例如AD患者的 多数群体的平均状态）与被测者的状态之间的规格化距离（例如马哈拉诺比斯距离）的函 数，决定该被测者对该疾病的类似度。通过用该规格化距离的接近程度来表示类似度，使类 似度含义变得明确，且能够显示出不同的疾病之间分离。
[0011] 并且，作为本发明的另一实施方式的脑功能活动度评价系统，至少具有：多个传感 器，安装于被测者的头部，并测定该被测者的脑电位；接口，将从各传感器输出的脑电位向 外部发送；具备运算部的脑功能活动测量终端；及计算中心，经由所述脑功能活动测量终 端和通信线路而连接，所述脑功能活动度评价系统的特征在于，所述计算中心 (1) 具有运算构件，该运算构件将来自所述脑功能活动测量终端的从所述各传感器输 出的脑电位，在时间轴上分割成规定时间间隔的区段，并按各区段进行离散傅立叶变换，在 规定频带内求出具有所述规定时间间隔的倒数即基本频率的整数倍的频率成分的傅立叶 系数，在整个区段求出所述傅立叶系数的绝对值的平方的平均值，将该所求出的傅立叶系 数的绝对值的平方的平均值进行规格化，并求出作为第1参数的规格化功率谱（NPS;j，m)， 将相邻的离散化频率成分的所述傅立叶系数的绝对值的平方的平均值的乘积，用该两个 频率成分的平均值之和的平方值来进行规格化，求出作为第2参数的规格化功率比（NPV; j，m)， (2) 将所述求出的第1参数（NPS;j，m)及第2参数（NPV;j，m)发送到所述脑功能活动 测量终端。
[0012] 另外，作为本发明的另一实施方式的脑功能活动度评价系统中，所述计算中心的 所述运算构件分别针对所述作为第1参数的规格化功率谱及作为第2参数的规格化功率 比，得出所述各频率成分减去所有的传感器的平均值的第1标记和第2标记。
[0013] 另外，作为本发明的另一实施方式的脑功能活动度评价系统中，所述计算中心的 所述运算构件由关于被测者的所述第1标记的值、及关于预先规定的正常人群体以同样的 方式求出的作为所述第1标记的平均值的模板状态及标准偏差来计算sZ分数，另外，由关 于被测者的所述第2标记的值、关于预先规定的正常人群体的作为所述第2标记的平均值 的模板状态及标准偏差来计算vZ分数，所述脑功能活动测量终端具有如下装置，该装置经 由所述通信线路接收所述算出的sZ分数及vZ分数，并在脑部表面图像上的对应的位置，由 所述sZ分数及vZ分数可视化显示脑功能活动度。
[0014] 另外，作为本发明的另一实施方式的脑功能活动度评价系统中，所述计算中心的 所述运算构件由所述算出的SZ分数及vZ分数计算被测者与正常人群体的模板状态之间的 类似度，并从由此获得的类似度计算表示被测者更类似于正常人群体的模板状态和AD患 者群体的模板状态中的哪一种的差分类似度，并可视化显示被测者的脑功能活动状态。
[0015] 并且，作为本发明的另一实施方式的程序，其使计算机执行如下步骤：将从安装于 被测者的头部并测定该被测者的脑电位的多个传感器输出的脑电位，在时间轴上分割为规 定时间间隔的区段，并按各区段进行离散傅立叶变换，在规定频带内求出具有所述规定时 间间隔的倒数即基本频率的整数倍的频率成分的离散傅立叶系数；在整个区段求出所述傅 立叶系数的绝对值的平方的平均值，将该所求出的离散傅立叶系数的绝对值的平方的平均 值进行规格化，并求出第1标记即规格化功率谱（NPS;j，m);对相邻的频率成分的所述离散 傅立叶系数的绝对值的平方的平均值的乘积，用该两个频率成分的平均值之和的平方值来 进行标准化，并求出作为第2标记的规格化功率比（NPV;j，m);分别针对作为所述第1参数 的规格化功率谱及作为第2参数的规格化功率比，从所述各频率成分求出与该频率成分值 的所有的传感