特開 2024-39250 平衡訓練支援装置、平衡訓練支援プログラム、及び平衡訓練支援システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024039250

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】平衡訓練支援装置、平衡訓練支援プログラム、及び平衡訓練支援システム

(51)【国際特許分類】

   A61H 99/00 20060101AFI20240314BHJP

   G06T 19/00 20110101ALI20240314BHJP

   A63G 31/16 20060101ALN20240314BHJP

   A63B 69/00 20060101ALN20240314BHJP

【ＦＩ】

A61H99/00

G06T19/00 300B

A63G31/16

A63B69/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022143659

(22)【出願日】2022-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】508048850

【氏名又は名称】坂田 英明

(74)【代理人】

【識別番号】100180275

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 倫太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161861

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100194836

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷部 優一

(72)【発明者】

【氏名】坂田 英明

【テーマコード（参考）】

4C046

5B050

【Ｆターム（参考）】

4C046AA29

4C046AA33

4C046AA45

4C046AA50

4C046BB10

4C046BB19

4C046DD36

4C046DD41

4C046EE02

4C046EE04

4C046EE23

4C046EE24

4C046EE25

4C046EE32

4C046EE33

4C046EE37

4C046FF23

5B050BA09

5B050BA11

5B050CA07

5B050EA07

5B050EA12

5B050EA27

5B050FA06

(57)【要約】

【課題】 仮想現実の技術を用いた平衡訓練を効果的に行うことができる平衡訓練支援装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置であって、ユーザに提供する仮想現実を決定する仮想現実決定手段と、視覚起因性のめまいを誘発させる仮想現実の映像を保持する仮想現実映像保持手段と、前記仮想現実決定手段で決定された仮想現実の映像を前記仮想現実映像保持手段から取得して、ユーザが装着する前記ヘッドマウントディスプレイに提供する仮想現実映像提供手段と、前記仮想現実映像提供手段で提供する仮想現実の映像の再生速度を制御する再生速度制御手段とを有する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置であって、
ユーザに提供する仮想現実を決定する仮想現実決定手段と、
視覚起因性のめまいを誘発させる仮想現実の映像を保持する仮想現実映像保持手段と、
前記仮想現実決定手段で決定された仮想現実の映像を前記仮想現実映像保持手段から取得して、ユーザが装着する前記ヘッドマウントディスプレイに提供する仮想現実映像提供手段と、
前記仮想現実映像提供手段で提供する仮想現実の映像の再生速度を制御する再生速度制御手段と
を有することを特徴とする平衡訓練支援装置。

【請求項2】

前記仮想現実映像保持手段が保持する仮想現実の映像は、レール上をユーザが搭乗した乗物が走行するジェットコースターの映像であることを特徴とする請求項１に記載の平衡訓練支援装置。

【請求項3】

前記ジェットコースターの映像のコースレイアウトには、上下左右にカーブする区間、及びスクリュー状に回転する区間を含むことを特徴とする請求項２に記載の平衡訓練支援装置。

【請求項4】

仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置に搭載されるコンピュータを、
ユーザに提供する仮想現実を決定する仮想現実決定手段と、
視覚起因性のめまいを誘発させる仮想現実の映像を保持する仮想現実映像保持手段と、
前記仮想現実決定手段で決定された仮想現実の映像を前記仮想現実映像保持手段から取得して、ユーザが装着する前記ヘッドマウントディスプレイに提供する仮想現実映像提供手段と、
前記仮想現実映像提供手段で提供する仮想現実の映像の再生速度を制御する再生速度制御手段と
して機能させることを特徴とする平衡訓練支援プログラム。

【請求項5】

仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイと、前記ヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置を有する平衡訓練支援システムであって、
前記平衡訓練支援装置は、請求項１～３のいずれかに記載の平衡訓練支援装置であることを特徴とする平衡訓練支援システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平衡訓練支援装置、平衡訓練支援プログラム、及び平衡訓練支援システムに関し、例えば、めまい症患者の平衡感覚を訓練するシステムに適用し得る。

【背景技術】

【0002】

近年、めまいに悩む人が増加している。めまいとは、例えば、非特許文献１によれば、「自分ないしは周囲のものが運動していないのに、運動しているように感ずる錯覚、ないしは異常感覚」であり、「空間（見当）識の破綻した状態」と定義されている。

【0003】

めまいは、社会や時代を背景として現代病の側面が色濃く、体質的な要因のほか、ストレスや加齢、生活習慣、騒音、薬物等のいずれも引き金と成り得るものである。めまいの原因としては、大別すると、脳由来のものと、内耳由来のものがある。例えば、脳の血管が一時的に詰まる一過性脳虚血発作では、意識消失を伴うめまいが生じる。小脳や脳幹を支配する椎骨脳底動脈に発症しているならば、回転性のめまいを繰り返す。この発作は注意が必要であり、めまいを繰り返す内、脳梗塞へと発展する。また、高度の難聴や耳鳴りの前段階として、めまいを発症することも少なくない。

【0004】

いずれにしても、めまいは生命維持への危機を知らせるシグナルと云え、めまいが頻発するときには、適切な処置をとり、その後来るかもしれない重大な問題を未然に防ぐことが必要となる。

【0005】

めまいは、原因が特定し難いものであるが、問診、眼振による検査、聴力検査、重心動揺検査などを行った上で診断される。診断後、手術（外科治療）や薬物治療、リハビリテーションなどを組み合わせて治療を行う。

【0006】

めまいのリハビリテーション（以下、「めまいリハビリ」と呼ぶ）は、平衡機能機能回復を目的として訓練で、目（視覚による刺激）、耳（頭部運動による前庭刺激）、首（頸部の運動）、足の裏（歩行など深部感覚刺激）の反復刺激で構成される。

【0007】

近年、リハビリテーションとして、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）を活用したものが増えてきている。例えば、特許文献１では、運動障害を有する患者に対して、ＶＲヘッドマウントディスプレイ等の装置を用いて人間の五感（視覚、触覚、聴覚）のうち２以上の感覚を同時刺激するフィードバックを行うことで、リハビリを行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０２１－２３７９８号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】坂田英治著、「めまいは恐い」講談社、１９９７年３月２０日発行、ｐ．２６

【非特許文献2】Ｂｒａｉｎ１００ ｓｔｕｄｉｏプログラム［２０２２年４月２６日検索］，［Ｏｎｌｉｎｅ］、ＩＮＴＥＲＮＥＴ、<URL:https://brain100studio.com/program/>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術は、めまいリハビリを主目的としたものではないため、めまいリハビリを効果的に行うことができるものではなかった。

【0011】

例えば、前庭機能障害の回復には小脳の中枢代償が重要な役割を果たしているが、小脳（前庭小脳路）に対して、ＶＲ技術を用いてピンポイントにいかなる刺激を与えるかが重要となる。即ち、単純にＶＲ技術を含む五感を刺激するだけの何となくのリハビリでは、目的が不明確であることも相まって効果も散漫となる。

【0012】

また、上述のようにめまいは、原因の特定が困難なものであり、複数のめまいリハビリを行いながら、同時にめまいの原因を探ることもあるが、目的が不明確のまま単にＶＲ技術を用いただけでは、原因の切り分けも行うこともできない。

【0013】

そのため、仮想現実の技術を用いた平衡訓練を効果的に行うことができる平衡訓練支援装置、平衡訓練支援プログラム、及び平衡訓練支援システムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

第１の本発明は、仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置であって、（１）ユーザに提供する仮想現実を決定する仮想現実決定手段と、（２）視覚起因性のめまいを誘発させる仮想現実の映像を保持する仮想現実映像保持手段と、（３）前記仮想現実決定手段で決定された仮想現実の映像を前記仮想現実映像保持手段から取得して、ユーザが装着する前記ヘッドマウントディスプレイに提供する仮想現実映像提供手段と、（４）前記仮想現実映像提供手段で提供する仮想現実の映像の再生速度を制御する再生速度制御手段とを有することを特徴とする。

【0015】

第２の本発明の平衡訓練支援プログラムは、仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置に搭載されるコンピュータを、（１）ユーザに提供する仮想現実を決定する仮想現実決定手段と、（２）視覚起因性のめまいを誘発させる仮想現実の映像を保持する仮想現実映像保持手段と、（３）前記仮想現実決定手段で決定された仮想現実の映像を前記仮想現実映像保持手段から取得して、ユーザが装着する前記ヘッドマウントディスプレイに提供する仮想現実映像提供手段と、（４）前記仮想現実映像提供手段で提供する仮想現実の映像の再生速度を制御する再生速度制御手段として機能させることを特徴とする。

【0016】

第３の本発明の平衡訓練支援システムは、仮想現実の映像を表示可能なヘッドマウントディスプレイと、前記ヘッドマウントディスプレイを介してユーザに仮想現実を利用した平衡訓練を提供する平衡訓練支援装置を有する平衡訓練支援システムであって、前記平衡訓練支援装置は、第１の本発明の平衡訓練支援装置であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、仮想現実の技術を用いた平衡訓練を効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施形態に係るリハビリ支援装置の機能的構成について示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係るリハビリシステムの全体的な構成を示す全体構成図である。

【図3】第１の実施形態に係るめまいリハビリ履歴データの一例を示す説明図である。

【図4】第１の実施形態に係るリハビリテーションシステムの特徴動作を示すフローチャートである。

【図5】第１の実施形態に係るＶＲリハビリで使用するジェットコースター映像（ＶＲ映像）の一場面を示す説明図である。

【0019】

【図6】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ後の重心動揺試験の評価結果を示す説明図である。

【図7】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前後の所定期間内のｖＨＩＴを実施した結果（ＶＯＲゲインの推移）を示す説明図である。

【図8】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前にｖＨＩＴを実施した結果を示す説明図である。

【図9】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ後にｖＨＩＴを実施した結果を示す説明図（図８のＬＬ（左外側半規管）を拡大した図）である。

【図10】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ後にｖＨＩＴを実施した結果を示す説明図である。

【図11】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ後にｖＨＩＴを実施した結果を示す説明図（図１０のＬＬ（左外側半規管）を拡大した図）である。

【図12】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前後のめまい症患者のＤＨＩの変化を示す説明図である。

【図13】第１の実施形態に係るＶＲリハビリの評価で使用するＤＨＩの一例を示す説明図である。

【図14】第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前後にＢｒａｉｎ１００を実施した結果を示す説明図である。

【図15】Ｂｒａｉｎ１００で使用される仮想空間のステージの概略マップを示している。

【図16】第２の実施形態に係るリハビリシステムの全体構成を示す全体構成図である。

【図17】第２の実施形態に係るリハビリ支援装置の構成を示すブロック図である。

【図18】第２の実施形態に係るＶＲリハビリで使用するジェットコースター映像の概略マップを示す説明図である。

【図19】第２の実施形態に係るリハビリテーションシステムの特徴動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による平衡訓練支援装置、平衡訓練支援プログラム、及び平衡訓練支援システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

【0021】

（Ａ－１）本発明（ＶＲリハビリ）の概要
まず、一般的なＶＲ技術を活用しためまい症患者向けのリハビリテーション（以下、「ＶＲリハビリ」と呼ぶ）の説明を行う。

【0022】

従来のＶＲリハビリでは、現実の実際の動作と仮想空間内の動作に敢えて時間差を作り、脳内での感覚再重み付け（Ｓｅｎｓｏｒｙ ｒｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）を誘導することを目的とする平衡訓練が存在する。

【0023】

ここで、人の姿勢制御に関与する主な感覚情報は、（１）視覚情報、（２）前庭情報、（３）体性感覚情報の３つである。これらの感覚情報が中枢神経系（小脳）で統合され、人は姿勢を制御できる。これらの感覚情報は、中枢神経系での感覚統合において均等ではなく、それぞれの感覚情報に対する重み付けによって異なる。姿勢制御に関わる感覚情報の重み付けは、個人差だけでなく、環境、身体活動、疾患などにより変化する。姿勢制御に関わる感覚情報の重み付けを変化させると、姿勢や歩行を安定させることができる。

【0024】

上述の仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）とは、コンピュータ上に作り出された仮想的な世界（仮想空間）を現実のように体験（知覚）させる技術である。仮想現実は、３６０度の３次元画像やＣＧ（コンピューターグラフィックス）を使って作り出された空間の中に自分が存在していると錯覚させることができる。

【0025】

従来のＶＲリハビリでは、仮想現実の技術を用いて感覚混乱の一種である視覚情報と前庭情報とが一致しない空間を作成していた（例えば、頭部の動きに対する空間内の動きに遅延を生じさせて作成する）。そして、ユーザが仮想現空間内の混乱に適応すると、脳内での感覚再重み付けが誘導され、姿勢制御が変化して姿勢が安定する。従来のＶＲリハビリは、この前提に基づく平衡訓練である。

【0026】

一方、第１の実施形態のＶＲリハビリは、感覚再重み付けの誘導に加えて、ズレの映像（Ｒｅｔｉｎａｌ ｓｌｉｐ）を利用した前庭機能の適応化（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を促進することを目的としている。

【0027】

第１の実施形態のＶＲリハビリの特徴は、上述の目的を達成するために、ユーザ（患者）の頭部に装着したヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）に対してジェットコースターのＶＲ映像を用いる。また、ＶＲ映像を視聴する際に椅子に座ったままとして、視覚以外の強い刺激を与えないものとする。

【0028】

ここでのジェットコースターの映像は、情報処理装置（リハビリ支援装置）を用いて、再生速度の調整が可能である。例えば、現在の再生速度に慣れたら次のステップとして速度を速めて視聴させても良い。さらに、患者にとって苦手な映像の連続再生を行っても良い。特にカーブやスクリューの映像はめまい発作時の模倣となり、その映像を繰り返し視聴させ脳を訓練させる。以下では、第１の実施形態のＶＲリハビリを行うための構成を述べる。

【0029】

（Ａ－２）第１の実施形態の構成
（Ａ－２－１）全体的な構成
図２は、第１の実施形態に係るリハビリシステムの全体的な構成を示す全体構成図である。

【0030】

図２に示すリハビリシステム１は、リハビリ支援装置１０を用いて、ＨＭＤ３０を頭部に装着するユーザ２０に対して行われるＶＲリハビリを支援するシステムである。なお、リハビリ支援装置１０とＨＭＤ３０は、有線又は無線によって、通信可能に接続されている。また、リハビリ支援装置１０とＨＭＤ３０は、病院等のリハビリ施設内で接続されているような場合（院内でのリハビリ）だけを想定しているのではなく、他にもリハビリ支援装置１０とＨＭＤ３０が、インターネット等を介して接続されているような場合（在宅リハビリや遠隔地でのリハビリ）も想定している。

【0031】

リハビリ支援装置１０は、めまい症等のユーザ２０に対して、めまいのリハビリテーションを支援する装置である。リハビリ支援装置１０は、平衡訓練用の映像を管理するとともにＨＭＤ３０に対する映像の再生処理を行うための手段を備える。

【0032】

ＨＭＤ３０は、人間の頭部に眼部を覆うように装着するゴーグルタイプの投写装置である。ＨＭＤ３０には、角度センサ、加速度センサが搭載され、取得したゴーグルの角度から全天球映像（ＶＲ映像）中の表示する方向（部分）について計算処理を行い表示画面に全天球映像を表示する。これにより、顔を向けた方向の映像を見るかのような臨場感のある映像を見ることが可能となる。

【0033】

本実施形態では、リハビリ支援装置１０に備わる記憶手段に記憶されたＶＲ映像のデータをＨＭＤ３０に送信し、ＨＭＤ３０は当該映像を表示画面に投写する構成である。

【0034】

（Ａ－２－２）リハビリ支援装置１０の詳細な構成
図１は、第１の実施形態に係るリハビリ支援装置の機能的構成について示すブロック図である。

【0035】

図１に示すように、リハビリ支援装置１０は、主制御部１１、記憶部１２、及び映像制御部１３を有する。

【0036】

リハビリ支援装置は、図１に例示する構成要素を搭載した専用のＩＣチップ等をハードウェアとして適用しても良いし、又は、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムを中心としてソフトウェア的に構成しても良いが、機能的には、図１で表すことができる。

【0037】

主制御部１１は、リハビリ支援装置１０の各構成部を統括的に制御する機能部であり、映像決定部１１０及びデータ更新部１１１を有する。

【0038】

映像決定部１１０は、映像データ１２１からＶＲリハビリに使用するＶＲ映像（コース）を決定する。第１の実施形態では、１種類のジェットコースター映像のみを使用（決定）するものとするので、映像決定部１１０は、各ユーザ２０に対して同一の映像を決定する。複数の映像から各ユーザ２０に最適な映像を決定する例は、後述する第２の実施形態で示すものとする。

【0039】

データ更新部１１１は、ＨＭＤ３０を介してＶＲ映像の視聴を行うＶＲリハビリが終了するたびに、ユーザ２０が行ったＶＲリハビリに関する情報を履歴情報として記憶部１２のめまいリハビリ履歴データ１２０に格納する。

【0040】

記憶部１２は、各種データ（めまいリハビリ履歴データ１２０、映像データ１２１）を記憶するものであり、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ ＳｔｒａｇｅＤｒｉｖｅ）、又は同等の機能を有するメモリ等で構成される。

【0041】

めまいリハビリ履歴データ１２０は、所定期間内のユーザ毎のめまいリハビリの履歴が記憶されたデータである。

【0042】

図３は、第１の実施形態に係るめまいリハビリ履歴データの一例を示す説明図である。図３において、めまいリハビリ履歴データ１２０は、個々のめまいリハビリ履歴データを一意に識別する「履歴番号」と、ＶＲリハビリ（めまいリハビリ）を実施したユーザ２０（患者）を示す「患者」と、ＶＲリハビリを実施した日付を示す「年月日」と、ＶＲリハビリで使用した映像（映像データ１２１）を特定する情報（ファイル名等）を示す「映像」の項目を有する。なお、図３は、一例であって、めまいリハビリ履歴データ１２０の各項目は特に限定されるものではない。

【0043】

映像データ１２１は、３６０°全天球映像からなる仮想空間を表現した映像（ＶＲ映像）である。第１の実施形態では、映像データ１２１は、ユーザ２０がジェットコースター（ローラーコースター）に搭乗した際に見ることが出来る視点の映像であり、傾斜をつけたレール上の車両が左右に曲がったり、急速度で下降したり、スクリュー状に回転したりする映像、およびそれに対応した音声からなるものである。また、これらの映像には、水しぶきや火炎噴射の演出、トンネル内を走行する等のアクセントを加えても良い。

【0044】

さらに、ジェットコースター以外のその他の乗り物に搭乗する際の視点から見た映像を適宜選択することが可能である。例えば、ユーザが馬等の動物に騎乗した際の視点から見た映像でも良い。何れにしてＶＲリハビリに使用する映像は、めまい発作時の模倣を行うことができれば、種々様々な映像を適用することができる。

【0045】

映像制御部１３は、外部からの操作情報等に基づいて、リハビリ支援装置１０から出力される映像を制御する機能部であり、映像再生部１３０及び速度制御部１３１を有する。

【0046】

映像再生部１３０は、映像決定部１１０で決定された映像データ１２１を記憶部１２から取得して、ＨＭＤ３０に送信する。これにより、ＨＭＤ３０を装着したユーザ２０がＶＲ映像を視聴することが可能となる。

【0047】

速度制御部１３１は、外部からの速度変更指示に基づいて映像データ１２１の再生速度を制御する手段である。速度変更については、例えば、既存の映像再生ソフトウエアの機能を適用できる。

【0048】

（Ａ－３）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態のリハビリシステム１の動作を説明する。

【0049】

（Ａ－３－１）全体的な動作
図４は、第１の実施形態に係るリハビリテーションシステムの特徴動作を示すフローチャートである。以下では、ＨＭＤ３０を装着したユーザ２０は、椅子に座ったままの状態でＶＲ映像を視聴することを前提とする。

【0050】

リハビリ支援装置１０は、医師等からの映像の再生指示を受けてると、ＨＭＤ３０にＶＲ映像を出力する処理を開始する（Ｓ１０１）。リハビリ支援装置１０への再生指示は、例えば、専用の画面を介して、マウス、キーワードなどの入力手段を用いて行う。その他、スケジュール管理に基づき自動的にプログラムを実行するようにしても良い。

【0051】

映像決定部１１０は、ＶＲリハビリに使用する映像を決定する（Ｓ１０２）。映像決定部１１０は、決定した映像を特定する情報（映像のＩＤ等）を映像制御部１３に与える。

【0052】

映像再生部１３０は、映像決定部１１０から取得した特定情報に基づき、記憶部１２の映像データ１２１を取得し、取得した映像データ１２１をＨＭＤ３０へ配信する処理を行う（Ｓ１０３）。ＨＭＤ３０では、表示部に映像が表示されることになる。

【0053】

速度制御部１３１は、上述のステップＳ１０３によりＶＲ映像を再生中、再生速度の変更指示があるか否かを判定する（Ｓ１０４）。再生速度の変更指示は、例えば、専用の画面を介して、医師等がマウス、キーワードなどの入力手段を介して行われる。速度制御部１３１は、再生速度の変更指示が存在する場合、次のステップＳ１０５に移行し、一方、再生速度の変更指示が存在しない場合、後述するステップＳ１０６に移行する。

【0054】

速度制御部１３１は、再生速度の変更指示に従い、再生映像の再生速度の変更を行う（Ｓ１０５）。例えば、速度制御部１３１は、２．０倍速の指示があれば、２．０倍速で映像を再生する。また、現在再生中のＶＲ映像の速度を０．５倍速等のスローモーション（スロー）で再生しても良い。その他、特定のシーンのみを繰り返して再生しても良い。

【0055】

映像再生部１３０は、映像再生が終了したか否か判定する（Ｓ１０６）。映像再生部１３０は、映像再生が終了した場合、次のステップＳ１０７に移行し、一方、映像再生が終了していない場合、上述のステップＳ１０４に戻る。

【0056】

データ更新部１１１は、ＶＲ映像の視聴が終了すると、ＶＲ映像視聴に関する情報をめまいリハビリ履歴データ１２０に格納する（Ｓ１０７）。

【0057】

（Ａ－３－２）ＶＲ映像の補足説明
次に、ＶＲリハビリで使用する映像について説明を行う。

【0058】

図５は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリで使用するジェットコースター映像（ＶＲ映像）の一場面を示す説明図である。

【0059】

図５では、ジェットコースター搭乗時の乗客視点の映像を示している。図５（Ａ）は、例えば、周回コースの最高地点から急降下する場面で使用される映像であある。また、図５（Ｂ）は、例えば、カーブする場面で使用される映像である。

【0060】

上記のような場合、仮想現実内のジェットコースターの移動方向が上下左右に変化（回転）すると、ユーザ２０の頭部（内耳）が動いていないにもかかわらず、視界が変化することになる。このような視覚情報と内耳情報の乖離は、めまい（めまいに近い状態）を引き起こすことが知られている。つまり、ユーザの視界としてＶＲ映像のみが提供される仮想現実においては、ユーザは自身が存在する空間を適切に把握することができなくなり（空間識が破綻して）、めまいを引き起こす。

【0061】

第１の実施形態において、ＶＲ映像として、ジェットコースター映像を使用するのは、めまいを疑似体験できる場面（急停止、急加速、回転、左右のカーブ等）が多く含まれているためである。個々のユーザ（患者）に対して、どのような場面が有効（言い換えれば、めまいを引き超すことができるか）であるかは、個人差があるため、バリエーションは多い方が良い。例えば、カーブの場面では、右回りでカーブだけでなく、左回りのカーブも含む方が良い。また、ジェットコースター映像の視聴を重ねると、ユーザに飽きが生じて、悪い意味で、訓練に慣れてしまうので、同じコースでもスローや早送り再生で映像を視聴させるようにする。

【0062】

（Ａ－４）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0063】

まず、重心動揺試験によって、ＶＲリハビリ前後でユーザの静的バランスがどのように変化したかを説明する。重心動揺試験は、直立姿勢に現れる身体の揺れを検査して、体の平衡機能を検査するものである。

【0064】

図６は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリ後の重心動揺試験の評価結果を示す説明図である。図６の重心動揺試験（ロンベルク試験）の結果は、両足をそろえて直立し、開眼時所定時間の重心軌跡と、閉眼時所定時間の重心軌跡を測定した結果を示したものである。図６（Ａ）は、開眼時の軌跡長を示し、図６（Ｂ）は、閉眼時の軌跡長を示している。また、図６（Ｃ）は、開眼時の外周面積を示し、図６（Ｄ）は、閉眼時の外周面積を示している。各結果は、異なる日時にＶＲリハビリの前後で重心動揺試験を行った結果（計１０回）をグラフで示している。

【0065】

開眼時の図６（Ａ）、及び図６（Ｃ）の結果からは、特段指摘するように傾向は見られない。一方、閉眼起立時の図６（Ｂ）、及び図６（Ｄ）の結果からは、ＶＲリハビリ実施後に改善傾向が見られる（範囲２１０では軌跡長の減少、範囲２２０では外周面積の減少が見られる）。

【0066】

この結果は、感覚再重み付け（Ｓｅｎｓｏｒｙ ｒｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）により視覚依存が減少したことを示している。つまり、中枢神経系で視覚情報の代わりに前庭情報報や体性情報を重視することにより、姿勢が安定したと解することができる（めまいの改善が見込まれる）。

【0067】

次に、ビデオヘッドインパルス検査（ｖＨＩＴ：Ｖｉｄｅｏ Ｈｅａｄ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｔｅｓｔ）によって、ＶＲリハビリ前後で左右各三半規管の機能不全の有無がどのように変化したかを説明する。なお、以下の図７の結果は、上述の図６とは異なるユーザの検査結果である。

【0068】

図７は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前後の所定期間内のｖＨＩＴを実施した結果（ＶＯＲゲインの推移）を示す説明図である。ｖＨＩＴでは、頭部の急速な動きに伴い発生する前庭動眼反射（ＶＯＲ）を測定する。図７では、２０１９年４月２５日から２０２０年９月１日まで全１０回、ｖＨＩＴを行った結果（ＶＯＲゲイン）を示している。なお、図７（Ａ）では、右の各半規管のデータを示し、図７（Ｂ）は、左の各半規管のデータを示している。

【0069】

また、ｖＨＩＴを行ったユーザには、２０１９年５月２８日から前庭リハビリを開始し、２０１９年１０月２６日からＶＲリハビリを開始し、２０２０年９月１日から電気刺激（耳の後ろに貼った電極から、微弱な電流を流すことで、めまい症患者のバランス機能の改善を図るリハビリ）を行っている。

【0070】

上記の各リハビリ等を行った後の傾向として、特段の傾向が見られるのは、ＶＲリハビリ直後のＬＬ（左－外側半規管）の結果（図７（Ｂ）のグラフ３０４）である。範囲３０７に示されるように、ＶＲリハビリ後にＶＯＲゲインは、「０．３５」から「０．７８」に改善されている。即ち、前庭機能の促進により、めまいの改善が見込まれる。

【0071】

次に、図７とは、異なる患者のＶＲリハビリ前後のｖＨＩＴを行った例を説明する。

【0072】

図８は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前にｖＨＩＴを実施した結果を示す説明図である。また、図９は、図８のＬＬ（左外側半規管）の測定結果を拡大した図である。一方、図１０は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリ後にｖＨＩＴを実施した結果を示す説明図である。また、図１１は、図１０のＬＬ（左外側半規管）の測定結果を拡大した図である。

【0073】

図８（図９）では、ＬＬ（左外側半規管）の範囲Ｒ１において、Ｃａｔｃｈ ｕｐ ｓａｃｃａｄｅが見られている。半規管機能が正常であれば、前庭眼反射（ＶＯＲ）が働き、視標を注視できる。一方、この機能が低下すると、十分なＶＯＲが働かず、眼位と視標にズレが生じる。Ｃａｔｃｈ ｕｐ ｓａｃｃａｄｅは、このズレを補正して視標を捉えるために発生する急速眼球運動である。図８（図９）で示された患者は、Ｃａｔｃｈ ｕｐ ｓａｃｃａｄｅが見られることにより、ＶＲリハビリ前は、左外側半規管機能が低下している状態と判断される。

【0074】

一方、ＶＲリハビリを行った後の図１０（図１１）の結果では、Ｃａｔｃｈ ｕｐ ｓａｃｃａｄｅが見られなくなる（範囲Ｒ２）。即ち、ＶＲリハビリにより左外側半規管機能の回復したと解することができる。また、同ＶＯＲゲインもＶＲリハビリ前後で「０.０６」から「０．５４」への上昇が見られる。

【0075】

次に、ＶＲリハビリ前後でめまい症患者の問診結果がどのように変化したかを説明する。

【0076】

ＤＨＩ(Ｄｉｚｚｉｎｅｓｓ Ｈａｎｄｉｃａｐ Ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ)とは、めまいによる日常生活の障害度を評価するための問診票（例えば、図１２）である。ＤＨＩは、身体面（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）７項目、感情面（Ｅｍｏｔｉｏｎａｌ）９項目、機能面（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）９項目の３つのカテゴリーからなり、全２５項目の質問がランダムに配置されている（図１２では、一部のみ表記している）。ＤＨＩでは、２５の質問に対する合計点数を算出する（各質問の回答で「はい」が４点、「時々」が２点、「いいえ」が０点）。合計点が４６点以上が重症という目安である。

【0077】

図１３は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前後のめまい症患者のＤＨＩの変化を示す説明図である。

【0078】

図１３において、２０２１年６月７日のＤＨＩの結果は、ＶＲリハビリを行う直前の結果（ＶＲリハビリを行っていない状態の結果）を示している。また、２０２１年７月５日の結果は、ＶＲリハビリを行った後の結果を示している。そして、２０２１年８月２日の結果は、２０２１年７月５日にＶＲリハビリを中止した後の結果を示している。また、図１３では、ＤＨＩについて、身体面の点数変化はグラフ４０１で、感情面の点数変化はグラフ４０２で、機能面の点数変化は４０３でそれぞれ示している。図１３で示すように、２０２１年６月７日の時点（リハビリ開始直前）では、ＤＨＩの合計点数は、６２点（Ｐ:２４、Ｅ:０、Ｆ:１８）であった（４６点以上のため重症であった）。２０２１年７月５日の時点（約１月のリハビリ後）では、ＤＨＩの合計点数は、２０点（Ｐ:８、Ｅ:６、Ｆ:６）であった。そして、２０２１年７月５日の時点（終了から約１月後）では、ＤＨＩの合計点数は、４点（Ｐ:２、Ｅ:０、Ｆ:０）であった。図１３で示される結果は、ＶＲリハビリによって、身体面、感情面、機能面の全において、めまいによる日常生活の障害の改善があったことを示している。また、ＶＲリハビリを終了した後も、ＤＨＩの改善が見られることから、ＶＲリハビリによるめまい改善の効果は、一時的なものでは無いことが分かる。

【0079】

次に、脳（大脳の嗅内野）の空間認知機能の面から、ＶＲリハビリ前後でどのような変化があったかを説明する。

【0080】

図１４は、第１の実施形態に係るＶＲリハビリ前後にＢｒａｉｎ１００を実施した結果を示す説明図である。図１４では、脳（大脳の嗅内野）が担っている機能（空間ナビゲーション）を測定するプログラムであるＢｒａｉｎ１００ ｓｔｕｄｉｏプログラム（Ｂｒａｉｎ１００）の測定結果を示している。Ｂｒａｉｎ１００は、非特許文献２でも示されているように、患者にＨＭＤを被せて、回転椅子に座ったままの状態で、音声ガイダンスに従ってコントローラを操作して仮想空間内のステージを移動させる試験である。

【0081】

図１５は、Ｂｒａｉｎ１００で使用される仮想空間のステージの概略マップを示している。図１５では、スタート地点（Ｓ）から操作を開始し、まず、フラッグＦ１の地点に行き、その次にフラッグＦ２の地点に行く。そして、最初のスタート地点（Ｓ）に正確に戻るように移動する。この際、スタート地点と考えて、ゴールした地点（Ｇ）が最初のスタート地点（Ｓ）とズレていると、エラー距離とされる。図１５（Ａ）は、エラー距離が小さい場合を示し、図１４（Ｂ）は、エラー距離が大きい場合を示してる。

【0082】

図１４では、上述のエラー距離等を基に嗅内野の機能をスコア化したものを示してる（スコアは低い程、嗅内野の機能は良いことを示している）。図１４に示す測定結果３００は、７２歳男性（慢性期のめまい症患者）の試験結果を示している。図１４では、ＶＲリハビリを行う前、ＶＲリハビリを行った後、ＶＲリハビリの訓練を行った後、３回連続してＢｒａｉｎ１００を行った各結果が示されている。図１４から明らかなように、３回の平均値で見ると、ＶＲリハビリを行う度に、スコアが改善していることが分かる（「１３.６１５」→「９.３３１」→「８．３３６」）。最終的にＶＲリハビリを１０回行うと、患者は同世代と同等の空間認知機能を有したことが分かる。上述のように空間認知機能はめまいにも関係するため、ＶＲリハビリは、めまい症の改善に寄与したことが分かる。

【0083】

まとめると、ＶＲリハビリは、重心動揺試験の結果から中枢神経系での感覚情報の再重み付けを引き起こし、視覚依存から他の感覚依存に変化させることで、姿勢等を安定させることができる。また、ｖＨＩＴの結果から半規管の機能の回復も見られる。さらに、Ｂｒａｉｎ１００の結果から脳（大脳の嗅内野）の空間認知機能の回復も見られる。そして、ＤＨＩによってもスコアの改善が見られる。

【0084】

以上のように、めまい症を評価するための各指標のスコアが改善していることから、第１の実施形態のリハビリシステム１は、従来のめまいリハビリを支援するシステムに比べて有利な効果を奏する。

【0085】

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による平衡訓練支援装置、平衡訓練支援プログラム、及び平衡訓練支援システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第１の実施形態では、全てのユーザは同一のＶＲ映像（１種類のジェットコースター映像）をリハビリに使用したが、第２の実施形態では、複数の映像（コース）から各ユーザにとってリハビリに最適なコースを選択してリハビリを行う例を示す。

【0086】

（Ｂ－１）第２の実施形態の構成
図１６は、第２の実施形態に係るリハビリシステムの全体構成を示す全体構成図である。図１６に示すリハビリシステム１Ａは、第１の実施形態のリハビリシステム１と同様に、ＨＭＤ３０を頭部に装着するユーザ２０に対して行われるＶＲリハビリを支援するシステムである。図１６のリハビリシステム１Ａでは、リハビリ支援装置１０の代わりにリハビリ支援装置１０Ａを用いる点が第１の実施形態と異なる。

【0087】

図１７は、第２の実施形態に係るリハビリ支援装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態のリハビリ支援装置１０Ａでは、センシングデータ取得部１２３が追加され、映像決定部１１０が映像決定部１１０Ａに置き換わっている点が、第１の実施形態と異なる。以下では、異なる点を中心に説明を行う。

【0088】

第１の実施形態では、映像データ１２１は、１種類のＶＲ映像（１種類のジェットコースター映像）のみであることを前提とした。即ち、第１の実施形態の映像決定部１１０は、ＶＲリハビリにおいて、同一のジェットコースター映像を全てのユーザ２０に視聴させていた。しかしながら、本来、めまい症のユーザ２０にとって、ＶＲリハビリに用いる最適な映像（ジェットコースターコース）は、各々異なるはずである。

【0089】

例えば、右回りカーブの映像が苦手なユーザ２０にとっては、右回りカーブが多い映像でリハビリした方が良い。ここでの苦手とは、言い換えれば、ユーザ２０にとってめまいを意識する映像（リハビリに最適なコース）となる。苦手なコースをリハビリ用のコースとして決定して、集中的に訓練を行えば、より効率的なリハビリを行えることになる。

【0090】

第２の実施形態の映像決定部１１０Ａは、まず、ＶＲ映像の視聴後にリハビリに最適なコースか否か（苦手なコースか否か）の判定を行う。最適か否かの判定手法は特に限定されないが、例えば、ジェットコースター映像視聴中のユーザ２０のセンシングデータと、正解データとのマッチング率を算出し、マッチング率が所定閾値（例えば、６０％）未満の場合に、所定条件を満足する（リハビリに最適なコース）と判定して良い。

【0091】

センシングデータは、例えば、ＶＲ映像視聴中のＨＭＤ３０内のユーザ２０の視線データや、ＶＲ映像視聴中のユーザ２０の体の動きを示すデータ（例えば、モーションキャプチャで取得したデータ等）である。正解データは、例えば、ＶＲ映像を視聴した際の健常者（めまい症から回復した元患者等でも良い）の各種センシングデータである。なお、１つのＶＲ映像に対して正解データは複数用意しても良く、例えば、年齢、性別、体格等を加味して複数のバリエーションを用意しても良い。

【0092】

また、映像決定部１１０Ａが判定で使用するセンシングデータは１種類のみでも良いし、複数のセンシングデータを使用しても良い。複数のセンシングデータを使用して判定する場合、例えば、映像決定部１１０Ａは、各センシングと正解データを比較した結果をスコア化し（段階評価でも点数評価でも良い）し、各スコアの合計を所定の閾値と比較するようにしても良い。

【0093】

映像決定部１１０Ａは、現在使用しているＶＲ映像がユーザに適していないと判定した場合、映像データ１２１から現在とは異なるＶＲ映像（コースが違うＶＲ映像）を次回の映像視聴データとして決定する。この際の選び方は、ランダムでも良いし、予め定まった順番にＶＲ映像を選択するようにしても良い。

【0094】

第２の実施形態の映像データ１２１は、複数種のＶＲ映像データ（異なるコースのジェットコースター映像）を有する。図１８は、第２の実施形態に係るＶＲリハビリで使用するジェットコースター映像の概略マップを示す説明図である。例えば、右回り（時計回り）、左回り（反時計回り）、八の字の３種類のコースを使用する。経験上、めまいは、左右のカーブのいずれかの映像に現れることが多いために、第２の実施形態では、右回りと左回りに特化したコースを用意した。さらに、右回りと左回りの特性を半分ずつ備えた八の字コースを加えて、ユーザにとってめまいを誘発する可能性が高い３種類のコースを用意した。第２の実施形態では、３種類の映像のみを用いるが、これとは別に、各３種類の映像と同一のコースで、急停止、急発進の場面を含む映像を３種類加えても良い。何れにしても使用する映像（コース）の数は特に限定されるものでは無い。

【0095】

センシングデータ取得部１２３は、ＨＭＤ３０、外部カメラ（図示せず）、ユーザが装着しているウェアラブル端末（図示せず）等からＶＲ映像中のセンシングデータを取得するものである。センシングデータ取得部１２３は、ＶＲ映像後に各センシングデータを映像決定部１１０に与える。

【0096】

（Ｂ－２）第２の実施形態の動作
図１９は、第２の実施形態に係るリハビリテーションシステムの特徴動作を示すフローチャートである。以下では、ＨＭＤ３０を装着したユーザ２０は、椅子に座ったままの状態でＶＲ映像を初めて視聴することを前提とする。リハビリ支援装置１０Ａは、医師等からの映像の再生指示を受けると、以下の処理を開始する。

【0097】

映像決定部１１０は、ユーザ２０が初めてＶＲリハビリを開始する場合（めまいリハビリ履歴データ１２０にデータが存在しない場合）、ジェットコースター映像として、初期設定のコース（例えば、図１８（Ａ）の右回りコース）をＶＲ映像として決定する（Ｓ２０１）。

【0098】

映像再生部１３０は、上述のステップＳ２０１で決定したＶＲ映像について、上述のステップＳ１０３～Ｓ１０６の処理（ＶＲ映像の視聴処理）を行う（Ｓ２０２）。

【0099】

センシングデータ取得部１２３は、ＨＭＤ３０や外部カメラ、ユーザが装着しているウェアラブル端末等からＶＲ映像中のセンシングデータを取得する（Ｓ２０３）。

【0100】

映像決定部１１０Ａは、上述のステップＳ２０３で取得したセンシングデータと、正解データとの比較を行う（Ｓ２０４）。映像決定部１１０Ａは、センシングデータと、正解データとのマッチング率が閾値未満の場合には、後述するステップＳ２０５に移行する。

【0101】

一方、映像決定部１１０Ａは、センシングデータと、正解データとのマッチング率が閾値以上の場合には、上述のステップＳ２０１に戻る。この場合、最初に試したコースとは別のコースを視聴コースとして決定して、ステップＳ２０１以降の処理を実行することになる。最終的に、映像決定部１１０Ａは、全てのコースを試してもマッチング率が閾値未満のコースが発見できない場合には、マッチング率が一番低いコースをリハビリで使用する正式なコースとして決定する。

【0102】

映像決定部１１０Ａは、上述のステップＳ１０４で、センシングデータと、正解データとのマッチング率が閾値未満の場合には、視聴したコースのＶＲ映像をリハビリに使用するコースとして決定する（Ｓ２０５）。これ以降、ユーザ２０は、医師等の指導の下、決定したコース（ＶＲ映像）を異なる日に視聴する（ＶＲリハビリを行う）ことになる。

【0103】

（Ｂ－３）第２の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

【0104】

リハビリ支援装置１０Ａは、各ユーザ２０に複数のＶＲ映像を視聴させ、その際のセンシングデータによって、各々に最適なコースを決定することとした。そして、各ユーザ２０は、決定された最適な（苦手な）コースで訓練することができるため、より効率的にめまいを改善することができる。

【0105】

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記第１、第２の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

【0106】

（Ｃ－１）第２の実施形態では、センシングデータとして、ＶＲ映像を視聴中のユーザ２０の視線や体の動きを使用する例を示した、変形例として、ＨＭＤ３０と脳の血流量を計測する機器を一体化させ、如何なる映像が脳に刺激を与えているかを、脳血流量を計測して判定しても良い。患者に適さないコースレイアウトだと、脳を使っていない状態になりＶＲリハビリの効果が薄いため、脳血流量によって、リハビリに使用する効果的なコースを決定する。

【0107】

（Ｃ－２）第１の実施形態では、ＶＲ映像視聴中の速度は、主に外部からの指示に基づき、変更する例を示したが、ＶＲ映像再生中に自動的（ランダムでも、一定の規則性等でもタイミングは限定されない）に変更するようにしても良い。

【0108】

（Ｃ－３）上記第１、第２の実施形態では、平衡障害の患者として、めまい症患者を対象に行った例を示したが、これに限らず立ちくらみなどの感覚を含む平衡障害を訴える全てのユーザに本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0109】

１、１Ａ…リハビリシステム、１０、１０Ａ…リハビリ支援装置、１１…主制御部、１２…記憶部、１３…映像制御部、２０…ユーザ、３０…ＨＭＤ、１１０…映像決定部、１１０Ａ…映像決定部、１１１…データ更新部、１２０…リハビリ履歴データ、１２１…映像データ、１２３…センシングデータ取得部、１３０…映像再生部、１３１…速度制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】