JP2021529368A - 理学療法用の仮想環境 - Google Patents

Abstract

仮想化理学療法システムのための方法、システムおよびコンピュータ・プログラム製品。この方法は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化すること、および理学療法セッション中に患者が実行する動作を選択することを含むことができる。この方法はさらに、選択した動作を患者が実行していることを検出すること、および選択した動作の仮想表現を表示することを含むことができる。この方法はさらに、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含むことができる。

Description

患者の運動を制限するまたは患者が身体を動かすと痛みを感じるさまざまな疾患に苦しんでいる患者の治療において、理学療法（physical therapy）がしばしば使用されている。患者の運動をモニタリングするため、および患者が仮想現実で運動を見るのを補助するために、センサおよび仮想現実環境を含む技術がしばしば使用されている。本開示は、仮想環境を利用した理学療法に関し、より詳細には、仮想現実構成要素（virtual reality component）、モニタリング・センサおよび脳コンピュータ・インタフェース（brain computer interface）によって理学療法セッション（session）を増強して、強化された仮想現実理学療法セッションを提供することに関する。

第１の態様によれば、方法が提供され、この方法は、患者用の仮想化理学療法システム（virtualized physical therapy system）を初期化することであり、この仮想化理学療法システムは、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサとを備える、初期化すること、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作（action）を選択すること、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していると判定すること、仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現（virtual representation）を表示すること、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含む。

第２の態様によれば、システムが提供され、このシステムは、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサと、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサと、プロセッサによって実行されたときに操作を実行するプログラムを含むメモリとを備え、この操作は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化することであり、この仮想化理学療法システムは、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサとを備える、初期化すること、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出すること、仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示すること、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含む。

第３の態様によれば、仮想化理学療法システム用のコンピュータ・プログラム製品が提供され、このコンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ可読ストレージ媒体であり、コンピュータ可読ストレージ媒体によって具体化されたコンピュータ可読プログラム・コードを有し、コンピュータ可読プログラム・コードが、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサによって、操作を実行するように実行可能である、コンピュータ可読ストレージ媒体を含み、この操作は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化することであり、この仮想化理学療法システムは、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサとを備える、初期化すること、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出すること、仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示すること、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含む。

本発明の一実施形態によれば、方法が提供される。この方法は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化することを含むことができる。この仮想化理学療法システムは、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサとを含むことができる。この方法はさらに、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出すること、および仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示することを含むことができる。この方法はさらに、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含むことができる。

一実施形態によれば、仮想化理学療法システムが提供される。このシステムは、処理リソースと、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサと、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサと、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサによって実行されたときに操作を実行するプログラムを含むメモリとを含むことができる。この操作は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化することを含むことができる。この操作はさらに、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出すること、および仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示することを含むことができる。この操作はさらに、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含むことができる。

一実施形態によれば、コンピュータ・プログラム製品が提供される。このコンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ可読ストレージ媒体であり、コンピュータ可読ストレージ媒体によって具体化されたコンピュータ可読プログラム・コードを有し、コンピュータ可読プログラム・コードが、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサによって、操作を実行するように実行可能である、コンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができる。この操作は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化することを含むことができる。この仮想化理学療法システムは、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサとを含むことができる。この操作はさらに、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出すること、および仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示することを含むことができる。この操作はさらに、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングすること、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成することを含むことができる。

次に、以下の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を、単なる例として説明する。

一実施形態による、例示的な理学療法仮想環境システムを示す図である。 一実施形態による、理学療法仮想環境システムを使用した理学療法セッションのための例示的なプロセスを示す図である。 一実施形態による、仮想化理学療法システムを容易にするためのコンピュータ１０２などのサーバのブロック図である。 一実施形態による、仮想化理学療法システムのための方法を示す図である。 一実施形態による、仮想化理学療法システムの構成要素を較正するための方法を示す図である。 一実施形態による、仮想化理学療法システムで実行する動作を選択するための方法を示す図である。 一実施形態による、選択した動作を患者が実行していることを検出するための方法を示す図である。 一実施形態による、選択した動作の仮想表現を表示するための方法を示す図である。 一実施形態による、患者をモニタリングするための方法を示す図である。 一実施形態による、患者にフィードバックを提供するための方法を示す図である。 一実施形態による、理学療法セッションを評価するための方法を示す図である。 一実施形態による、仮想化理学療法システムのための追加の方法を示す図である。

理学療法（ＰＴ）は、患者の身体の負傷したまたは弱くなった部分を患者が回復させまたは強化するのを助けるために、多くの保健医療提供者（health care provider）によって使用されているプロセスである。例えば、急性の運動性欠損は、神経障害、切断、関節炎、卒中および他の関連する疾患に苦しんでいる患者のうちかなりの割合の患者が抱えている衰弱状態である。いくつかの事例では、運動性欠損を有する患者はさらに、痛み、焼けるような感覚または皮膚刺痛などの慢性痛および不快感を経験する。（治療法の中でもとりわけ）ＰＴは、これらの症状を緩和するために、および義肢を受け入れたりまたは自然の運動能力を取り戻したりするための患者の精神状態の準備するために使用されている。いくつかのケースでは、所望の運動リハビリテーション目標に到達するために、保健医療提供者が、多数のＰＴセッションを含む治療プロトコルを実行する。ＰＴセッションは、症状を改善し、低減させ、治療しまたはなくすために保健医療提供者の専門技術、経験および知識と組み合わされた、ミラー・ボックス、プラスチック・ボール、センサおよび他の専用機器などのリソースを含むことがある。脳コンピュータ・インタフェース、仮想現実構成要素およびモニタリング・センサを用いて患者の治療を強化することは、患者を治療する際および患者用の治療プロトコルを調整／作成する際に不可欠な情報を提供することにより、保健医療提供者を補助する。

本明細書に記載されているとおり、仮想現実環境、認知ガイダンス（cognitive guidance）を備える脳コンピュータ・インタフェースおよびモニタリング・センサの組合せを適用する方法およびシステムは、理学療法治療の助けとなる。例えば、本明細書に記載された仮想現実構成要素は、患者によって実行された運動努力（motion effort）を反映するように動く仮想体部分として視覚フィードバックを提供する。さらに、本明細書に記載された脳コンピュータ・インタフェースは、患者から脳シグナルを受け取り、解釈し、それらのシグナルを相関させて、仮想現実構成要素において仮想体部分を制御し動かすように構成されている。患者に取り付けられた脳コンピュータ・インタフェースおよびモニタリング・センサからの認知ガイダンスを使用して、エクササイズ（exercise）順序情報、適正な運動角度および位置、時間制限、反復量、エクササイズの中断に対する測定基準およびしきい値、ならびに保健医療提供者および患者によって規定されるリハビリテーション目標を最大化するための治療の一般的な／特定の評価を含む、ＰＴセッションの準備および実行を助けることもできる。それぞれのＰＴセッションから学習し、システムが治療に使用されたときの過去の治療の全体成績に影響を及ぼした因子に適応するよう治療プロトコルおよびセッション因子を適合させるように、このシステムを構成することもできる。

次に図１を参照する。図１は、一実施形態による、理学療法仮想環境システム１００を示す。示されているように、システム１００は、全体として、患者１０１に対する理学療法セッションを補助または増強するように構成されている。システム１００はコンピュータ１０２を含む。コンピュータ１０２は、汎用コンピューティング・デバイスの形態で具体化されたものとすることができる。コンピュータ１０２を、スマート・フォンもしくはタブレットなどのモバイル・デバイスとして、または理学療法仮想環境システム向けに特に構成されたデバイスとして具体化されたものとすることもできる。示されているとおり、コンピュータ１０２は、脳コンピュータ・インタフェース・システム１０４（ＢＣＩ１０４）に接続されている。一般に、ＢＣＩは、患者１０１の脳波または脳シグナルを検出および解釈するように構成されている。示された実施形態では、ＢＣＩが、検出された脳シグナル・データもしくは解釈された脳シグナル・データまたは検出および解釈された脳シグナル・データを接続１１２を介してコンピュータ１０２に送信する。

システム１００はさらに仮想現実構成要素１０６を含む。いくつかの例では、仮想現実構成要素１０６が、患者１０１の頭部にぴったりと装着され、仮想現実経験を患者１０１に提供するように構成された仮想現実ヘッドセットを含む。仮想現実構成要素１０６はさらに、仮想現実経験を患者１０１に提供するように構成された他の仮想現実デバイスのうちの１つの仮想現実デバイスを含む。示されているとおり、仮想現実構成要素１０６は接続１１４を介してコンピュータ１０２に接続されている。

システム１００はさらに、接続１１０を介してコンピュータ１０２に接続された１つまたは複数のセンサ１０８を含む。センサ１０８は、患者１０１の身体および精神状態に関する情報を提供するように構成された生体計測センサ（biometric sensor）を含む。いくつかの例では、センサ１０８が、心電図検査（ＥＣＧ）センサなどの心拍数モニタ、酸素濃度計、運動センサ、力センサ、温度計、ならびに他の身体測定デバイスおよびセンサを含む。

図１に示されているとおり、接続１１０、１１２および１１４は有線または無線接続を含む。例えば、これらのさまざまな接続は、特定のデバイス用の固有の接続を介してコンピュータ１０２に直接に有線接続されるものであってもよく、またはユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、光ファイバ接続もしくは他の接続工業規格を介して接続されるものであってもよい。これらの接続はさらに、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＬＥなどの無線規格を介したコンピュータ１０２との無線接続を含むことができる。

本発明のさまざまな実施形態の説明は例示のために提示されたものであり、それらの説明が網羅的であること、または開示された実施形態に限定されることは意図されていない。当業者には、記載された実施形態の範囲および趣旨を逸脱しない多くの変更および変形が明白になるであろう。本明細書で使用されている用語は、実施形態の原理、実際的用途、もしくは市場に出ている技術には見られない技術的改良を最もうまく説明するように、または本明細書に開示された実施形態を他の当業者が理解することができるように選択した。

図２は、一実施形態による、理学療法仮想環境システムを使用した理学療法セッションのための例示的なプロセス２００を示す。プロセス２００は、図１に関して説明したシステム１００などの理学療法仮想環境システムを利用する。示されているとおり、このプロセスはブロック２０２から始まり、ブロック２０４に進み、ブロック２０４では、理学療法セッションに備えてシステムおよび患者の準備をする。いくつかの例では、システムが正しく構成されていることを保証するため、およびシステム１００の正しい機能を保証するように患者がシステムに接続されていることを保証するために、理学療法士などの保健医療提供者が、システム１００と患者１０１の両方を操縦する。本明細書に記載された例は一般に、保健医療提供者と患者の両方がシステム１００を使用することに関するが、いくつかの例では、患者１０１が独立的にシステム１００を操作する。いくつかの例では、保健医療提供者が患者１０１から離れて位置し、システム１００、例えば仮想現実構成要素１０６を通して患者と対話する。

ブロック２０４はさらに、理学療法セッションに備えて患者に身体的準備をさせることを含む。例えば、理学療法セッションが始まる前に、ストレッチングまたは動的運動などのウォーミングアップまたは他の身体活動により、患者に準備をさせる必要がある。このウォーミングアップ期間は保健医療提供者が指示することができる。いくつかの例では、システム１００が、保健医療提供者もしくは患者１０１またはその両方にウォーミングアップのための指示を提供する。

いくつかの例では、システムの準備をすることがさらに、患者１０１用の仮想化理学療法システム１００を初期化することを含む。例えば、システム１００は、脳コンピュータ・インタフェース、仮想現実構成要素および１つまたは複数のモニタリング・センサの適正な配置（positioning）を決定し、その適正な配置を保健医療提供者／患者に示し、１つまたは複数の較正方法を実行して、仮想化理学療法システムを患者に対して較正するように構成されている。いくつかの例では、システム１００が、脳コンピュータ・インタフェース、仮想現実構成要素および１つまたは複数のモニタリング・センサの適正な配置を決定する。これはさらに、ＢＣＩ１０４もしくはコンピュータ１０２またはその両方によって設定された仕様に従ってＢＣＩ１０４を設定および較正することを含むことができる。同様に、仮想現実構成要素１０６もしくはコンピュータ１０２またはその両方によって設定された仕様に従って仮想現実構成要素１０６を患者１０１に対して設定および較正することもできる。さらに、センサのタイプに基づきかつコンピュータ１０２によってシステム１００に対して設定された仕様に従って、モニタリング・センサ１０８を配置および較正することもできる。

いくつかの例では、患者１０１によるシステム１００の最初の使用中に、システム１００が初期化され、患者１０１に対して構成される必要がある。いくつかの例では、システム１００の後続の使用が、コンピュータ１０２に記憶された、患者１０１の記憶された構成情報を利用する。

さらに図２に示されているとおり、プロセスは次いでブロック２０６に進み、ブロック２０６では、患者が仮想エクササイズを実行する。いくつかの例では、最初に、システム１００が、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択する。いくつかの例では、保健医療提供者／患者が、エクササイズを実行するための１つまたは複数の動作を選択する。いくつかの例では、システム１００が、システム１００に記憶された、記憶された理学療法計画から１つまたは複数の動作を選択し、もしくは過去の理学療法セッションに基づいて１つまたは複数の動作を選択し、またはその両方を実行する。例えば、システムは、ユーザ（例えば患者もしくは保健医療提供者またはその両方）から動作入力（action input）を受け取り、その動作入力から、実行する１つまたは複数の動作を決定することができる。

別の例では、システム１００が、直前のセッションの推奨（例えば記憶された計画の中のシステム推奨もしくは保健医療提供者によってなされた推奨、またはその両方）に基づいて仮想エクササイズを選択する。いくつかの例では、単純な動作およびエクササイズまたはテスト動作およびエクササイズをどのように実行するかなど、仮想環境内で仮想環境とどのように対話するのかを、患者に最初に説明するように、システム１００が構成されている。患者が仮想環境に慣れた後、システムは次いで、仮想エクササイズをどのように実行するのかを、音声および仮想ディスプレイを使用して説明する。例えば、システム１００は、選択した動作／エクササイズの仮想表現を決定し、仮想現実ヘッドセットを含む仮想現実構成要素１０６の患者ディスプレイに仮想表現を表示する。

いくつかの例では、患者が運動を実行しているときに、システム１００がさらに、仮想現実構成要素１０６を使用して、動作／エクササイズの効果または運動を表示する。いくつかの例では、システム１００が、動作／エクササイズの実行中に、（例えば動作を調整する、動作を繰り返す、代替動作、積極的な補強動作を示すなどの）フィードバックを決定し、患者に提供する。システム１００は、エクササイズ中に動作のフィードバックおよび実行を保健医療提供者に対して表示し、さらに、患者による完了の後に動作／エクササイズの結果を表示する。

プロセスは次いでブロック２０８に進み、ブロック２０８では、システム１００が、患者の怪我を防ぐために患者の生理状態および心理状態をモニタリングするように構成されている。いくつかの例では、システム１００が、選択した動作／エクササイズの実行中、仮想化理学療法システム（例えばシステム１００）を使用して患者をモニタリングし、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新する。患者モデルは、図２に示された患者データ２２０および測定データ２４０を含む。患者データ２２０は、健康上の懸念に対処するのに役立つ臨床データ（電子医療記録（electronic medical records）（ＥＭＲ）、電子健康記録（electronic health records）（ＥＨＲ）、病院情報システム（hospital information systems）（ＨＩＳ）データおよびペイシャント・ジェネレーテッド・ヘルス・データ（patient generated health data）（ＰＧＨＤ）（患者、家族もしくは他の介護者によってまたは患者、家族もしくは他の介護者から作成、記録または収集された健康関連データ）からの患者構造化データ）を含む。ＰＧＨＤは、（１）健康歴、（２）治療歴、（３）生体計測データ、（４）症状および（５）ライフスタイル選択を含む。患者モデルに記憶されたＰＧＨＤは、臨床環境において作成されたデータおよび保健医療提供者の受診を通して作成されたデータから区別されうる。これは、これらのデータを入手または記録する責任は、提供者にあるのではなく、主に患者にあり、これらのデータを保健医療提供者などとどのように共有するのかまたは保健医療提供者などにどのように配布するのかを決定するのは患者であるからである。ＰＧＨＤを含む患者データは、システム１００の外部の情報源から収集することができ、または、システム１００に接続された入力／出力デバイスを使用して患者１０１（または別のユーザ）がシステム１００に入力することもできる。測定データ２４０は、ＢＣＩ１０４およびセンサ１０８からの動作／エクササイズの測定値などを含む。

いくつかの例では、システム１００もしくは保健医療提供者またはその両方が、痛み、不快（discomfort）などを含む動作／エクササイズの影響について患者１０１に尋ねることができる。いくつかの例では、センサ１０８が、患者からの生体計測指示を読むように構成された生体計測センサを含む１つまたは複数のモニタリング・センサを含む。システム１００は、生体計測センサ（センサ１０８）およびＢＣＩ１０４から、患者の現在の身体状態を表す生体計測データを受け取り、生体計測センサおよびＢＣＩから、患者の現在の生理状態を表す生体計測データを受け取り、患者の現在のモニタリング・スコア（monitoring score）（患者の現在のモニタリング・スコアは、患者不快レベルを含むことができもしくは患者不快レベルを示すことができ、またはその両方を実行することができる）を生成することにより、患者をモニタリングする。例えば、センサ１０８およびＢＣＩ１０４が、血圧上昇および患者１０１の脳の窮迫（distress）シグナルを検出した場合、システム１００は、患者が不快または痛みを経験していることを示す高いモニタリング・スコアを生成する。不快が増大した徴候を患者が示していないこと（例えば正常な血圧および脳シグナル）をセンサ１０８およびＢＣＩ１０４が示している場合、システム１００は、より低いモニタリング・スコアを生成する。

プロセスは次いでブロック２１０に進み、ブロック２１０では、システム１００が、選択した動作もしくは理学療法セッションまたはその両方を継続すべきかどうかを判定するように構成されている。例えば、選択した動作の実行中に、システム１００は、時間制限または不快レベルなどのセッション停止しきい値を選択する。システム１００が、セッション停止しきい値が満たされていないと判定した場合、システムは、理学療法セッションを継続するよう患者１０１および保健医療提供者に指示することができる。例えば、モニタリング・スコアが、患者１０１の不快があまりに大きくないことを示している場合、または理学療法セッションの開始時に始動させたタイマがまだ時間切れになっていない場合、システム１００は理学療法セッションを継続する。いくつかの例では、セッション継続しきい値が満たされていると判定したとき、システム１００は理学療法セッションを停止する。例えば、タイマが時間切れになった場合、もしくは患者１０１の不快が大きすぎることをモニタリング・スコアが示している場合、またはその両方の場合、システム１００は理学療法セッションを終了する。

いくつかの例では、ブロック２１２において、システム１００が、理学療法セッションが終了した後に、患者１０１を非仮想世界に再び慣れさせるために、ワインドダウン（wind down）またはクールダウン期を含む。例えば、システム１００は、患者１０１に対して非仮想世界を再びゆっくりと出現させることができる。いくつかの例では、システム１００が次いで、患者モデル（患者データ２２０）およびモニタリング・データ（測定データ２４０）に基づいて、理学療法セッションのセッション評価レポートを作成する。システム１００はさらに、将来の理学療法セッションに対して実行する、患者データ２２０および測定データ２４０から決定された１つまたは複数の動作を含むレポートを作成する。

図３は、一実施形態による、コンピュータ１０２などの、仮想化理学療法システムを容易にするためのサーバのブロック図である。図３に示されているように、装置（arrangement）３００は、プロセス２００の実行もしくは増強またはその両方を含むシステム１００の機能を実行するように構成されたコンピュータ１０２として具体化されたコンピュータ３０１を含む。コンピュータ３０１は、汎用コンピューティング・デバイスの形態で示されている。コンピュータ３０１の構成要素は、限定はされないが、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニット３０５、システム・メモリ３１０、ストレージ・システム３２０、ネットワーク・インタフェース３３０およびバス３５０を含み、バス３５０は、システム・メモリ３１０およびストレージ・システム３２０を含むさまざまなシステム構成要素を、さまざまな入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素３４０とともにプロセッサ３０５に結合する。他の実施形態では、装置３００が分散化されており、有線または無線ネットワーキングによって接続された複数の個別コンピューティング・デバイスを含む。

いくつかの例では、Ｉ／Ｏ構成要素３４０が、脳コンピュータ・インタフェース３４１、仮想現実構成要素３４２、モニタリング・センサ３４３およびその他の入力／出力構成要素３４４を含む。その他の構成要素３４４は、キーボード、マウス、タッチ・スクリーン・ディスプレイ、または、ユーザ（例えば患者または保健医療提供者あるいはその両方）がコンピュータ３０１に情報を入力することを可能にするその他の入力／出力構成要素を含むことができる。コンピュータ３０１はさらに、キーボード、ポインティング・デバイス、ディスプレイなどの１つもしくは複数の外部デバイス；ユーザがコンピュータ３０１と対話することなどを可能にする１つもしくは複数のデバイス；またはネットワーク・インタフェース３３０およびネットワーク３５５を介してコンピュータ３０１が局所的にもしくは遠隔的にまたはその両方で１つもしくは複数の他のコンピューティング・デバイスと通信することを可能にする任意のデバイス（例えばネットワーク・カード、モデムなど）、あるいはこれらの組合せと通信する。このような通信は、Ｉ／Ｏ構成要素３４０を介して実行することもできる。さらに、コンピュータ３０１は、ネットワーク・インタフェース３３０を介して、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、一般的なワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）もしくは公衆ネットワーク（例えばインターネット）またはこれらの組合せなどの１つまたは複数のネットワークと通信することができる。示されているように、ネットワーク・インタフェース３３０は、バス３５０を介してコンピュータ３０１の残りの構成要素と通信する。示されてはいないが、他のハードウェア構成要素もしくはソフトウェア構成要素またはその両方を、コンピュータ３０１とともに使用することができることを理解すべきである。このような構成要素の例は、限定はされないが、クラウド・コンピューティング・システム、マイクロコード、デバイス・ドライバ、冗長処理ユニット、外部ディスク・ドライブ・アレイ、ＲＡＩＤシステム、テープ・ドライブおよびデータ・アーカイバル・ストレージ・システムなどを含む。

バス３５０は、さまざまなバス・アーキテクチャのうちの任意のバス・アーキテクチャを使用した、メモリ・バスまたはメモリ・コントローラ、周辺バス、アクセラレイティド・グラフィクス・ポート（accelerated graphics port）、およびプロセッサまたはローカル・バスを含む、いくつかのタイプのバス構造のうちの任意の１つまたは複数のバス構造を表す。例として、限定はされないが、このようなアーキテクチャは、インダストリアル・スタンダード・アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、マイクロチャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、エンハンストＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、ビデオ・エレクトロニクス・スタンダーズ・アソシエーション（ＶＥＳＡ）ローカル・バス、およびペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）バスを含む。

コンピュータ３０１は通常、さまざまなコンピュータ・システム可読媒体を含む。このような媒体は、コンピュータ３０１によってアクセス可能な使用可能な任意の媒体であることができ、揮発性媒体と不揮発性媒体の両方および取外し可能媒体と非取外し可能媒体の両方を含む。システム・メモリ３１０は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）もしくはキャッシュ・メモリまたはその両方など、揮発性メモリの形態のコンピュータ・システム可読媒体を含むことができる。コンピュータ３０１はさらに、取外し可能／非取外し可能で揮発性／不揮発性の他のコンピュータ・システム・ストレージ媒体を含むことができる。例として、非取外し可能で不揮発性の磁気媒体（図示せず。通常は「ハード・ドライブ」と呼ばれる）から読み取るため、および非取外し可能で不揮発性の磁気媒体に書き込むためのストレージ・システム３２０を提供することができる。示されてはいないが、取外し可能で不揮発性の磁気ディスク（例えば「フロッピー（登録商標）・ディスク」）から読み取るため、または取外し可能で不揮発性の磁気ディスクに書き込むための磁気ディスク・ドライブ、ならびにＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭまたは他の光学媒体などの取外し可能で不揮発性の光ディスクから読み取るため、またはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭまたは他の光学媒体などの取外し可能で不揮発性の光ディスクに書き込むための光ディスク・ドライブを提供することができる。このような事例では、１つまたは複数のデータ媒体インタフェースによってそれぞれをバス３５０に接続することができる。後にさらに示し説明するが、メモリ３１０は、本明細書に記載された本開示の実施形態の機能を実行するように構成された一組の（例えば少なくとも１つの）プログラム・モジュール３１５を有する少なくとも１つのプログラム製品を含むことができる。

ストレージ３２０はさらに、患者モデルおよび患者データ２２０を含む患者データ３２１を記憶するための媒体を含む。ストレージ・システム３２０はさらに、測定データ２４０を含みうる測定データ３２２、動作の可視表現を含む選択用のエクササイズおよび他の動作データを含む動作データ３２３、ならびにシステム１００に関するその他のデータ３２４を含む。これらのさまざまなデータ３２１〜３２４は、仮想理学療法（ＰＴ）システム・モジュール３１１、セッション・モジュール３１２および評価モジュール３１３を含む本明細書に記載されたプログラム・モジュール３１５によって更新およびアクセスされる。ストレージ・システム３２０はさらに、コンピュータ３０１によってアクセスおよび使用されるために記憶されたその他の情報を含む。

メモリ３１０は、本明細書に記載されたさまざまな機能を実行するための複数のプログラム・モジュール３１５を含む。モジュール３１５は一般に、プロセッサ３０５のうちの１つまたは複数のプロセッサによって実行可能なプログラム・コードを含む。示されているように、モジュール３１５は、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１、セッション・モジュール３１２および評価モジュール３１３を含む。

プログラム・モジュール３１５はさらに、ある種の機能を実行するために、互いと相互作用し、また、ストレージ・システム３２０およびＩ／Ｏ構成要素３４０と相互作用する。例えば、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、患者用の仮想化理学療法システムを初期化するように構成されたものとすることができる。いくつかの例では、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１が、患者１０１に接続された脳コンピュータ・インタフェース（例えばＢＣＩ１０４として具体化されたＢＣＩ３４１）と、仮想現実構成要素（例えば仮想現実構成要素１０６として具体化された仮想現実構成要素３４２）と、１つまたは複数のモニタリング・センサ（例えばセンサ１０８として具体化されたモニタリング・センサ３４３）とを含むシステム１００を始動させる。

一例では、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１が、Ｉ／Ｏ構成要素３４０およびその他のデータ３２４を使用して、患者１０１上における脳コンピュータ・インタフェース３４１、仮想現実構成要素３４２および１つまたは複数のモニタリング・センサ３４３の適正な配置を決定する。仮想ＰＴシステム・モジュール３１１はさらに、その適正な配置をユーザ（例えば患者１０１もしくは保健医療提供者またはその両方）に示し、１つまたは複数の較正方法を実行して、仮想化理学療法システムを患者に対して較正する。これらの較正方法は、さまざまなＩ／Ｏ構成要素３４０の製造業者によって提供されたものとすることができ、その他のデータ３２４として記憶することができる。

さらに、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、ＢＣＩを使用して、選択した１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出する。例えば、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、ＢＣＩ１０４として具体化されたＢＣＩ３４１を使用して、患者１０１が動作を実行していることを検出する。いくつかの例では、患者１０１が運動を実行しているとの指示を、ＢＣＩ１０４として具体化されたＢＣＩ３４１から受け取り、動作データ３２３を使用して、その運動が選択した動作に対応すると判定するように、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１が構成されている。いくつかの例では、ＢＣＩ１０４が、コンピュータ１０２にデータを送信し、次いで、コンピュータ１０２が、患者１０１の測定された精神的努力（mental effort）が、選択した動作を実行するのに十分か否かを判定する。いくつかの例では、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１が次いで、選択した動作のために実行された精神的努力を、ＢＣＩ１０４の較正中に集められたデータなどの記憶されたＢＣＩデータと比較することができる。精神的努力が、較正されたデータによって設定されたしきい値よりも大きい場合には、運動が実行され、患者１０１は、仮想現実構成要素１０６を使用して、選択した動作の仮想完了（例えば仮想脚運動）を見ることになる。そうでない場合、仮想現実構成要素１０６を使用しているユーザには、選択した動作の仮想実行が出現せず、より多くの努力が必要であることを示す。

仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示するように構成されている。例えば、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、仮想現実構成要素１０６として具体化された仮想現実構成要素３４２を利用して、選択した動作の仮想表現を表示する。いくつかの例では、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１がさらに、動作データ３２３から、選択した動作の仮想表現を決定し、仮想現実構成要素１０６として具体化された仮想現実構成要素３４２の患者ディスプレイに仮想表現を表示する。いくつかの例では、仮想現実構成要素１０６として具体化された仮想現実構成要素３４２が、患者１０１の頭部もしくは眼またはその両方にぴったりと合うように構成された仮想現実ヘッドセットを含むことができる。いくつかの例では、仮想表現が患者によって異なる。例えば、患者１０１が肢を失っているか、または肢を物理的に動かすことができない場合には、仮想表現が、失った肢の仮想提示を含み、脳内の精神的努力が、動作の仮想完了を生じさせる。例えば、選択した動作がボールを蹴ることであるとき（および患者がその動作を実行していることをＢＣＩ１０４が検出したとき）には、仮想表現が、ボールを蹴っている脚を含むことができる。いくつかの例では、仮想表現が、患者の特定の身体部分、すなわち男性患者では男性の脚または女性患者では女性の腕などに相関する。

さらに、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングする。例えば、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、ＢＣＩ１０４として具体化されたＢＣＩ３４１、センサ１０８として具体化されたモニタリング・センサ３４３、および仮想現実構成要素１０６として具体化された仮想現実構成要素３４２を使用して、選択した動作の実行中、それらの動作が患者１０１によって仮想的と物理的の両方で実行されているときに、患者１０１の身体および心理状態をモニタリングする。

例えば、センサ１０８として具体化されたモニタリング・センサ３４３が生体計測センサを含み、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１が、生体計測センサ（例えばセンサ１０８として具体化されたモニタリング・センサ３４３）およびＢＣＩ１０４として具体化されたＢＣＩ３４１から、患者の現在の身体状態を表す生体計測データを受け取り、生体計測センサ（例えばセンサ１０８として具体化されたモニタリング・センサ３４３）およびＢＣＩ１０４として具体化されたＢＣＩ３４１から、患者の現在の心理状態を表す生体計測データを受け取る。仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、受け取った生体計測データを、患者データ３２１、その他のデータ３２４およびユーザ（例えば患者１０１もしくは保健医療提供者またはその両方）から入力されたデータとともに使用して、身体および心理状態を決定する。例えば、増大した心拍数、血圧、および受け取った生体計測データのその他の指示は、患者１０１の痛みもしくはストレスまたはその両方のレベルの増大を示す。仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は次いで、受け取った生体計測データ、患者データ３２１およびその他のデータ３２４を使用して、受け取った生体計測データおよび追加データを使用した患者の現在のモニタリング・スコアを生成する。仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は次いで、受け取った生体計測データ、ユーザ・データおよび現在のモニタリング・スコアを含むモニタリング・データによって、患者データ３２１および測定データ３２２を含む１つまたは複数の患者モデルを更新する。

さらに、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、選択した動作の実行中に、選択した動作の実行に関するフィードバックを決定し、仮想現実構成要素を使用して患者にフィードバックを提供する。例えば、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、患者データ３２１、測定データ３２２および動作データ３２３からフィードバックを決定して、患者に提供する。このフィードバックは、動作フォームを改善すること、動作努力を増大させること、またはその他の関連フィードバックを含むことができる。仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、仮想現実構成要素１０６として具体化された仮想現実構成要素３４２を利用して、患者１０１にフィードバックを提供する。例えば、仮想現実構成要素１０６は、フォームを正すこと、努力を増大させることなどを患者１０１に指摘する。

上述のとおり、プログラム・モジュール３１５はセッション・モジュール３１２を含む。一例では、セッション・モジュール３１２が、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択する。例えば、セッション・モジュール３１２は、患者データ３２１、動作データ３２３およびその他のデータ３２４を使用して、動作データ３２３のうちの、理学療法セッション中に患者１０１が実行する１つまたは複数の動作を選択する。いくつかの例では、セッション・モジュール３１２が、Ｉ／Ｏ構成要素３４０を介してユーザから動作入力を受け取る。ユーザは、保健医療提供者または患者１０１を含むことができる。セッション・モジュール３１２は次いで、この動作入力から、実行する１つまたは複数の動作を決定する。例えば、ユーザは、実行する個々の動作、実行する動作のグループまたはリスト、記憶された理学療法計画からの１つまたは複数の動作などを選択する。

さらに、セッション・モジュール３１２は、選択した動作の実行中に、セッション停止しきい値を選択する。例えば、セッション・モジュール３１２は、その他のデータ３２４からセッション停止しきい値を選択する。いくつかの例では、セッション停止しきい値が、患者不快しきい値またはセッション時間しきい値を含む。セッション・モジュール３１２はさらに、セッション停止しきい値が満たされていないと判定したときに、理学療法セッションを継続する。例えば、セッション・モジュール３１２は、次の動作を提示し、患者１０１が実行することを可能にする。セッション・モジュールはさらに、セッション継続しきい値が満たされていると判定したときに、理学療法セッションを停止する。例えば、セッション・モジュール３１２は、クールダウン期に入るか、または理学療法セッションを停止する。

一例では、セッション停止しきい値が患者不快しきい値であるとき、セッション・モジュール３１２は、（患者データ３２１および現在のモニタリング・スコアなどの）患者モデルから、現在の患者不快レベルが（その他のデータ３２４に記憶された）患者不快しきい値よりも低いと判定し、もしくは、患者モデルから、現在の患者不快レベルが患者不快しきい値よりも高いと判定し、またはこの両方の判定を実行する。例えば、患者が、低い不快レベルまたは許容できる不快レベルにある場合には、セッションは継続し、患者が、高い不快レベルまたは許容できない不快レベルにある場合には、セッションは終了または停止する。別の例では、セッション停止しきい値がセッション時間しきい値であるとき、セッション・モジュール３１２は、理学療法セッションの開始時に始動させたセッション・タイマから、現在のセッション時間がセッション時間しきい値よりも短いと判定し、もしくは、セッション・タイマから、現在のセッション時間がセッション時間しきい値よりも長いと判定し、またはこの両方の判定を実行する。例えば、理学療法セッションが始まったときに、セッション・モジュール３１２はタイマを始動させる。それぞれの動作が実行された後、セッション・モジュール３１２は、タイマがしきい値（例えば６０分）を超えていないことを確認する。しきい値が満たされると、セッション・モジュール３１２は、理学療法セッションの終了を開始する。

さらに、プログラム・モジュール３１５は、理学療法セッションを評価し、終了させるように構成された評価モジュール３１３も含む。いくつかの例では、評価モジュール３１３が、患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成する。例えば、評価モジュール３１３は、患者データ３２１および測定データ３２２を使用して、患者１０１によってどのエクササイズおよび動作が実行されたのか、それらの動作が患者１０１によってどのように実行されたのか、および理学療法セッションに関する他の情報を含むセッション評価レポートを作成する。いくつかの例では、評価モジュール３１３が、１つまたは複数の患者モデルおよび測定データを使用して実行された選択した動作の（完成レベルなどの）最終スコアを生成し、１つまたは複数の患者モデルから、将来の理学療法セッションに対して実行する１つまたは複数の動作を決定する。例えば、患者１０１が１つの動作を完了することが難しかった場合には、次のセッションでその動作を変更すること、含めること、もしくは調整すること、またはこれらの組合せを実行することができる。１つの動作が難しくなかった場合には、将来の理学療法セッションで実行する動作に、より難しい動作またはその動作の反復回数の増加を含めることができる。

図４は、一実施形態による、仮想化理学療法システムのための方法を示す。方法４００はブロック４０２から始まり、ブロック４０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、患者用の仮想化理学療法システムを初期化する。いくつかの例では、この仮想化理学療法システムが、図１〜３に関して論じたとおり、患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、仮想現実構成要素と、１つまたは複数のモニタリング・センサとを含む。さらに、仮想化理学療法システムを初期化するための追加の方法が、図５に関して説明される。

続いて方法４００はブロック４０４に進み、ブロック４０４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、理学療法セッション中に仮想化理学療法システムを使用して患者が実行する１つまたは複数の動作を選択する。いくつかの例では、理学療法セッション中に患者が実行する１つまたは複数の動作を選択することが、記憶された理学療法計画から１つまたは複数の動作を選択することを含む。理学療法セッション中に患者が実行する１つまたは複数の動作を選択するための追加の方法が、図６に関して説明される。

続いて方法４００はブロック４０６に進み、ブロック４０６では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出する。ＢＣＩを使用して、選択した動作のうちの１つまたは複数の動作を患者が実行していることを検出するための追加の方法が、図７に関して説明される。次いで方法４００はブロック４０８に進み、ブロック４０８では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示する。仮想現実構成要素を使用して、選択した動作の仮想表現を表示するための追加の例示的な方法が、図８に関して説明される。

続いて方法４００はブロック４１０に進み、ブロック４１０では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングする。選択した動作の実行中、仮想化理学療法システムを使用して患者をモニタリングするための追加の例示的な方法が、図９に関して説明される。次いで方法４００はブロック４１２に進み、ブロック４１２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新し、ブロック４１４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成する。患者モデルおよびモニタリング・データに基づいて理学療法セッションのセッション評価レポートを作成ための追加の例示的な方法が、図１１に関して説明される。

図５は、一実施形態による、仮想化理学療法システムの構成要素を較正するための方法を示す。方法５００はブロック５０２から始まり、ブロック５０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、脳コンピュータ・インタフェース、仮想現実構成要素および１つまたは複数のモニタリング・センサの適正な配置を決定する。いくつかの例では、最初に、ＢＣＩ１０４および仮想現実構成要素を患者１０１に配置する。デバイスは次いで、コンピュータ１０２とともに、配置データおよび較正データを伝達することができる。例えば、ＢＣＩ１０４は、ある時間の間、特定の心像（mental image）に集中することなど、ユーザが実行する一組の較正ステップを決定することができる。仮想現実構成要素はさらに、ユーザ動作およびフィードバックに基づいてより適切な位置を決定することができる。

続いて方法５００はブロック５０４および５０６に進み、ブロック５０４および５０６では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、適正な配置をユーザに示し、１つまたは複数の較正方法を実行して、仮想化理学療法システムを患者に対して較正する。例えば、ＢＣＩ１０４、仮想現実構成要素１０６およびコンピュータ１０２は、較正ステップ中でも、デバイスを配置する場所に関する最終的な出力としてでも、患者１０１もしくは保健医療提供者またはその両方に較正手段を伝達することができる。

図６は、一実施形態による、仮想化理学療法システムで実行する動作を選択するための方法を示す。方法６００はブロック６０２から始まり、ブロック６０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、ユーザから動作入力を受け取る。続いて方法６００はブロック６０４に進み、ブロック６０４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、この動作入力から、実行する１つまたは複数の動作を決定する。いくつかの例では、ユーザが、理学療法セッションを構築することができる患者もしくは保健医療提供者またはその両方を含むことができ、理学療法セッションは、実行する動作から、およびシステムへの動作入力に基づいて構築することができる。

図７は、一実施形態による、選択した動作を患者が実行していることを検出するための方法を示す。方法７００はブロック７０２から始まり、ブロック７０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、患者が運動を実行しているとの指示をＢＣＩから受け取る。続いて方法７００はブロック７０４に進み、ブロック７０４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、その運動が選択した動作に対応すると判定する。

図８は、一実施形態による、選択した動作の仮想表現を表示するための方法を示す。いくつかの例では、仮想現実構成要素が仮想現実ヘッドセットを含む。方法８００はブロック８０２から始まり、ブロック８０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、選択した動作の仮想表現を決定する。続いて方法８００はブロック８０４に進み、ブロック８０４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、仮想現実ヘッドセットの患者ディスプレイに仮想表現を表示する。

図９は、一実施形態による、患者をモニタリングするための方法を示す。いくつかの例では、患者をモニタリングするために使用されるモニタリング・センサが生体計測センサを含む。方法９００はブロック９０２から始まり、ブロック９０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、生体計測センサおよびＢＣＩから、患者の現在の身体状態を表す生体計測データを受け取る。次いで方法９００はブロック９０４に進み、ブロック９０４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、現在の身体状態および現在の心理状態を示す追加データをユーザから受け取る。次いで方法９００はブロック９０６に進み、ブロック９０６では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、このデータおよび追加データを使用して患者の現在のモニタリング・スコアを生成する。

図１０は、一実施形態による、患者にフィードバックを提供するための方法を示す。方法１０００はブロック１００２から始まり、ブロック１００２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、患者による選択した動作の実行中に、選択した動作の実行に関するフィードバックを決定する。続いて方法１０００はブロック１００４に進み、ブロック１００４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、仮想現実構成要素を使用して患者にフィードバックを提供する。

図１１は、一実施形態による、理学療法セッションを評価するための方法を示す。方法１１００はブロック１００２から始まり、ブロック１００２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、１つまたは複数の患者モデルを使用して実行された選択した動作の最終スコアを生成する。続いて方法１１００はブロック１１０４に進み、ブロック１１０４では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、１つまたは複数の患者モデルから、将来の理学療法セッションに対して実行する１つまたは複数の動作を決定する。将来の理学療法セッションに対する１つまたは複数の動作は、理学療法計画における患者の進捗状況を含むいくつかの因子に基づくことができる。それらの動作は、患者ごとに規定され、仮想化理学療法システム以外で規定される治療の評価も含むことができる。例えば、上体の体部分のリハビリテーション、歩行能力の回復、幻痛の低減などのリハビリテーション目標に向けての理学療法計画における患者の進捗状況に関する保健医療提供者フィードバックとともに、理学療法セッション中に実行された動作を使用して、将来の理学療法セッションに対する動作を決定することができる。

図１２は、一実施形態による、仮想化理学療法システムのための追加の方法を示す。方法１２００はブロック１２０２から始まり、ブロック１２０２では、コンピュータ３０１などのコンピュータが、選択した動作の実行中に、セッション停止しきい値を選択する。いくつかの例において、コンピュータ３０１などのコンピュータは、続いて、セッション停止しきい値が満たされていないと判定したときに、理学療法セッションを継続し、セッション継続しきい値が満たされていると判定したときに、理学療法セッションを停止する。例えば、選択されたセッション停止しきい値が患者不快しきい値であるとき、方法１２００は続いてブロック１２０４に進む。ブロック１２０８で、コンピュータ３０１などのコンピュータは、患者モデルから、現在の患者不快レベルが患者不快しきい値よりも低いと判定し、ブロック１２１２で、理学療法セッションを継続する。ブロック１２１４で、コンピュータ３０１などのコンピュータは、患者モデルから、現在の患者不快レベルが患者不快しきい値よりも高いと判定し、ブロック１２１８で、理学療法セッションを停止する。

別の例では、選択されたセッション停止しきい値がセッション時間しきい値であるとき、方法１２００は続いてブロック１２０６に進む。ブロック１２１０で、コンピュータ３０１などのコンピュータは、理学療法セッションの開始時に始動させたセッション・タイマから、現在のセッション時間がセッション時間しきい値よりも短いと判定し、ブロック１２１２で、理学療法セッションを継続する。ブロック１２１６で、コンピュータ３０１などのコンピュータは、セッション・タイマから、現在のセッション時間がセッション時間しきい値よりも長いと判定し、ブロック１２１８で、理学療法セッションを停止する。

以下では、本開示に示された実施形態を参照する。しかしながら、本開示の範囲は、記載された特定の実施形態に限定されない。その代わりに、以下の特徴および要素の任意の組合せが、異なる実施形態に関係するか否かに関わらず、企図された実施形態を実装および実施することが企図される。さらに、本明細書に開示された実施形態は、他の可能な解決策または先行技術では達成できない利点を達成することができるが、所与の実施形態によって特定の利点が達成されるか否かが、本開示の範囲を限定することはない。したがって、以下の態様、特徴、実施形態および利点は単なる例であり、請求項に明示的に記載されている場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素または限定事項であるとはみなされない。同様に、「本発明」の参照は、本明細書に開示された発明の主題の一般化とはみなされず、また、請求項に明示的に記載されている場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素または限定事項であるとはみなされない。

本出願の諸態様は、全体がハードウェアの実施形態、（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）全体がソフトウェアの実施形態、またはソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施形態の形態をとることができ、本明細書では、これらの全ての実施形態を、一般的に、「回路」、「モジュール」または「システム」と呼ぶことがある。

本発明は、システム、方法もしくはコンピュータ・プログラム製品、またはこれらの組合せを含むことができる。コンピュータ・プログラム製品は、本発明の諸態様をプロセッサに実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令をその上に有するコンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができる。

このコンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行デバイスが使用するための命令を保持および記憶することができる有形のデバイスとすることができる。このコンピュータ可読ストレージ媒体は例えば、限定はされないが、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光学ストレージ・デバイス、電磁気ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイスまたはこれらの任意の適当な組合せとすることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体のより具体的な例の非網羅的なリストは、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リードオンリー・メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル・リードオンリー・メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク・リードオンリー・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック（登録商標）、フロッピー（登録商標）・ディスク、パンチカードまたはその上に命令が記録された溝の中の一段高くなった構造体などの機械的にコード化されたデバイス、およびこれらの任意の適当な組合せを含む。本明細書で使用されるコンピュータ可読ストレージ媒体は、それ自体が一過性の信号、例えば電波もしくは他の自由伝搬する電磁波、ウェーブガイドもしくは他の伝送媒体を通って伝搬する電磁波（例えば光ファイバ・ケーブルを通る光パルス）、または電線を通して伝送される電気信号であると解釈されるべきではない。

本明細書に記載されたコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読ストレージ媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスにダウンロードすることができ、あるいはネットワーク、例えばインターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワークもしくは無線ネットワークまたはそれらの組合せを介して外部コンピュータもしくは外部ストレージ・デバイスにダウンロードすることができる。このネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータもしくはエッジ・サーバ、またはこれらの組合せを含んでもよい。それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インタフェースは、コンピュータ可読プログラム命令をネットワークから受け取り、それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読ストレージ媒体に記憶するために、それらのコンピュータ可読プログラム命令を転送する。

本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令もしくは状態設定データであってもよく、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれた、ソース・コードもしくはオブジェクト・コードのいずれかであってもよい。このコンピュータ可読プログラム命令は、全体がユーザのコンピュータ上で実行されてもよく、独立型ソフトウェア・パッケージとして一部がユーザのコンピュータ上で実行されてもよく、一部がユーザのコンピュータ上でかつ一部が遠隔コンピュータ上で実行されてもよく、または全体が遠隔コンピュータもしくはサーバ上で実行されてもよい。上記の最後のシナリオでは、遠隔コンピュータが、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、またはこの接続が、外部コンピュータに対して（例えばインターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）行われてもよい。いくつかの実施形態では、本発明の諸態様を実施するために、例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）またはプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路が、このコンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用してその電子回路をパーソナライズすることにより、このコンピュータ可読プログラム命令を実行してもよい。

本明細書では、本発明の諸態様が、本発明の実施形態に基づく方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャートもしくはブロック図またはその両方の図を参照して説明される。フローチャートもしくはブロック図またはその両方の図のそれぞれのブロック、およびフローチャートもしくはブロック図またはその両方の図のブロックの組合せは、コンピュータ可読プログラム命令によって実施することができることが理解される。

コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の図の１つもしくは複数のブロックに指定された機能／動作を実施する手段を生成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されて機械を生み出すことができる。これらのコンピュータ可読プログラム命令はさらに、その中に命令が記憶されたコンピュータ可読ストレージ媒体が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の図の１つもしくは複数のブロックに指定された機能／動作を実施するように、命令を含む製造物品を含むように、コンピュータ、プログラム可能データ処理装置もしくは他のデバイスまたはこれらの組合せに特定の方式で機能するように指図することができるコンピュータ可読ストレージ媒体に記憶することができる。

コンピュータ可読プログラム命令はさらに、コンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイス上で実行される命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の図の１つもしくは複数のブロックに指定された機能／動作を実施するように、コンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させて、コンピュータによって実施されるプロセスを生み出すために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置または他のデバイス上にロードすることができる。

図面中のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に基づくシステム、方法およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能および動作を示す。この点に関して、それらのフローチャートまたはブロック図のそれぞれのブロックは、指定された論理機能を実施する１つまたは複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメントまたは命令の一部を表すことがある。いくつかの代替実施態様では、ブロックに示された機能を、図に示された順序とは異なる順序で実施することができる。例えば、連続して示された２つのブロックが、実際は、実質的に同時に実行されることがあり、または、関係する機能によってはそれらのブロックが逆の順序で実行されることもある。それらのブロック図もしくはフローチャートまたはその両方の図のそれぞれのブロック、ならびにそれらのブロック図もしくはフローチャートまたはその両方の図のブロックの組合せを、指定された機能もしくは動作を実行しまたは専用ハードウェアとコンピュータ命令の組合せを実施する専用ハードウェアベース・システムによって実施することができることにも留意すべきである。

本発明の実施形態は、クラウド・コンピューティング・インフラストラクチャを通してエンド・ユーザに提供することができる。クラウド・コンピューティングは一般に、スケーラブルなコンピューティング・リソースを、ネットワークを通じてサービスとして提供することを指す。より形式的には、クラウド・コンピューティングは、コンピューティング・リソースとその下にある技術的アーキテクチャ（例えばサーバ、ストレージ、ネットワーク）との間の抽象化を提供し、最小限の管理労力または最小限のサービス・プロバイダ・インタラクションで迅速に供給およびリリースすることができる構成可能なコンピューティング・リソースの共有プールへの便利なオンデマンド・ネットワーク・アクセスを可能にする、コンピューティング機能であると定義することができる。したがって、クラウド・コンピューティングは、コンピューティング・リソースを提供するために使用されるその下にある物理システム（またはそれらのシステムの位置）を顧慮せずに、ユーザが、「クラウド」内の仮想コンピューティング・リソース（例えばストレージ、データ、アプリケーション、さらには仮想化コンピューティング・システム全体）にアクセスすることを可能にする。

通常、クラウド・コンピューティング・リソースは、実際に使用されたコンピューティング・リソース（例えばユーザによって消費されたストレージ・スペースの量またはユーザによってインスタンス化された仮想化システムの数）に対してのみユーザに料金が請求される利用回数料金制で（on a pay-per-use basis）ユーザに提供される。ユーザは、クラウドに存在するリソースのいずれかに、いつでも、インターネットを通じてどこからでもアクセスすることができる。本発明の文脈において、ユーザは、クラウド内で使用可能なアプリケーション（例えば、プログラム・モジュール３１５）または関連データにアクセスすることができる。例えば、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、クラウド内のコンピューティング・システム上で実行することができ、他のプログラム・モジュール３１５およびデータと相互作用して、本明細書に記載された機能を実行することができる。そのような場合、仮想ＰＴシステム・モジュール３１１は、クラウド内のストレージ位置で患者データ３２１、測定データ３２２および動作データ３２３の受取り、アクセス、更新および記憶を実行することができる。このようにすることで、ユーザは、クラウトに接続されたネットワーク（例えばインターネット）にアタッチされた任意のコンピューティング・システムからこの情報にアクセスすることができる。

以上の説明は、本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく、本発明の他の実施形態および追加の実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (20)

1. 方法であって、
   患者用の仮想化理学療法システムを初期化することであり、前記仮想化理学療法システムが、
   前記患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、
   仮想現実構成要素と、
   １つまたは複数のモニタリング・センサと
   を備える、前記初期化すること、
   理学療法セッション中に前記仮想化理学療法システムを使用して前記患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、
   前記ＢＣＩを使用して、選択した前記動作のうちの１つまたは複数の動作を前記患者が実行していると判定すること、
   前記仮想現実構成要素を使用して、選択した前記動作の仮想表現を表示すること、
   選択した前記動作の前記実行中、前記仮想化理学療法システムを使用して前記患者をモニタリングすること、
   モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに
   前記患者モデルおよび前記モニタリング・データに基づいて前記理学療法セッションのセッション評価レポートを作成すること
   を含む、方法。
2. 前記患者用の仮想化理学療法システムを初期化することが、
   前記脳コンピュータ・インタフェース、前記仮想現実構成要素および前記１つまたは複数のモニタリング・センサの適正な配置を決定すること、
   前記適正な配置をユーザに示すこと、ならびに
   １つまたは複数の較正方法を実行して、前記仮想化理学療法システムを前記患者に対して較正すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 理学療法セッション中に前記患者が実行する前記１つまたは複数の動作を選択することが、
   記憶された理学療法計画から前記１つまたは複数の動作を選択すること
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 理学療法セッション中に前記患者が実行する前記１つまたは複数の動作を選択することが、
   ユーザから動作入力を受け取ること、および
   前記動作入力から、実行する前記１つまたは複数の動作を決定すること
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ＢＣＩを使用して、選択した前記動作のうちの１つまたは複数の動作を前記患者が実行していると判定することが、
   前記患者が運動を実行しているとの指示を前記ＢＣＩから受け取ること、および
   前記運動が選択した前記動作に対応すると判定すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記仮想現実構成要素が仮想現実ヘッドセットを含み、選択した前記動作の前記仮想表現を表示することが、
   選択した前記動作の仮想表現を決定すること、および
   前記仮想現実ヘッドセットのディスプレイに前記仮想表現を表示すること
   を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記１つまたは複数のモニタリング・センサが、前記患者からの生体計測指示を読むように構成された生体計測センサを含み、前記患者をモニタリングすることが、
   前記生体計測センサおよびＢＣＩから、前記患者の現在の身体状態を表すデータを受け取ること、
   前記現在の身体状態および現在の心理状態を示す追加データをユーザから受け取ること、ならびに
   前記データおよび追加データを使用して前記患者の現在のモニタリング・スコアを生成すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 選択した前記動作の前記実行中に、選択した前記動作の前記実行に関するフィードバックを決定すること、および
   前記仮想現実構成要素を使用して前記患者に前記フィードバックを提供すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 選択した前記動作の前記実行中に、セッション停止しきい値を選択することと、
   前記セッション停止しきい値が満たされていないと判定したときに、前記理学療法セッションを継続すること、および
   前記セッション停止しきい値が満たされていると判定したときに、前記理学療法セッションを停止すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記セッション停止しきい値が患者不快しきい値を含み、前記セッション停止しきい値が満たされていないと判定することが、
    前記患者モデルから、現在の患者不快レベルが前記患者不快しきい値よりも低いと判定すること
    を含み、
    前記セッション停止しきい値が満たされていると判定することが、
    前記患者モデルから、前記現在の患者不快レベルが前記患者不快しきい値よりも高いと判定すること
    を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記セッション停止しきい値がセッション時間しきい値を含み、
    前記セッション停止しきい値が満たされていないと判定することが、
    前記理学療法セッションの開始時に始動させたセッション・タイマから、現在のセッション時間が前記セッション時間しきい値よりも短いと判定すること
    を含み、
    前記セッション停止しきい値が満たされていると判定することが、
    前記セッション・タイマから、前記現在のセッション時間が前記セッション時間しきい値よりも長いと判定すること
    を含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記患者モデルおよび前記モニタリング・データに基づいて前記理学療法セッションの前記セッション評価レポートを作成することが、
    前記１つまたは複数の患者モデルを使用して実行された選択した前記動作のスコアを生成すること、および
    前記１つまたは複数の患者モデルから、将来の理学療法セッションに対して実行する１つまたは複数の動作を決定すること
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
13. システムであって、
    １つまたは複数のコンピュータ・プロセッサと、
    患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、
    仮想現実構成要素と、
    １つまたは複数のモニタリング・センサと、
    前記プロセッサによって実行されたときに操作を実行するプログラムを含むメモリと
    を備え、前記操作が、
    前記患者用の仮想化理学療法システムを初期化することであり、前記仮想化理学療法システムが、
    前記患者に接続された前記脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、
    前記仮想現実構成要素と、
    前記１つまたは複数のモニタリング・センサと
    を備える、前記初期化すること、
    理学療法セッション中に前記仮想化理学療法システムを使用して前記患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、
    前記ＢＣＩを使用して、選択した前記動作のうちの１つまたは複数の動作を前記患者が実行していることを検出すること、
    前記仮想現実構成要素を使用して、選択した前記動作の仮想表現を表示すること、
    選択した前記動作の前記実行中、前記仮想化理学療法システムを使用して前記患者をモニタリングすること、
    モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに
    前記患者モデルおよび前記モニタリング・データに基づいて前記理学療法セッションのセッション評価レポートを作成すること
    を含む、システム。
14. 前記１つまたは複数のモニタリング・センサが、前記患者からの生体計測指示を読むように構成された生体計測センサを含み、前記患者をモニタリングすることが、
    前記生体計測センサおよびＢＣＩから、前記患者の現在の身体状態を表す生体計測データを受け取ること、
    前記生体計測センサおよびＢＣＩから、前記患者の現在の生理状態を表す生体計測データを受け取ること、ならびに
    前記患者の現在のモニタリング・スコアを生成すること
    をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記操作が、
    選択した前記動作の前記実行中に、選択した前記動作の前記実行に関するフィードバックを決定すること、および
    前記仮想現実構成要素を使用して前記患者に前記フィードバックを提供すること
    をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記操作が、
    選択した前記動作の前記実行中に、セッション停止しきい値を選択すること、
    前記セッション停止しきい値が満たされていないと判定したときに、前記理学療法セッションを継続すること、および
    前記セッション停止しきい値が満たされていると判定したときに、前記理学療法セッションを停止すること
    をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記患者モデルおよび前記モニタリング・データに基づいて前記理学療法セッションの前記セッション評価レポートを作成することが、
    前記１つまたは複数の患者モデルを使用して実行された選択した前記動作の最終スコアを生成すること、および
    前記１つまたは複数の患者モデルから、将来の理学療法セッションに対して実行する１つまたは複数の動作を決定すること
    をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
18. 仮想化理学療法システム用のコンピュータ・プログラム製品であって、前記コンピュータ・プログラム製品が、
    コンピュータ可読ストレージ媒体であり、前記コンピュータ可読ストレージ媒体によって具体化されたコンピュータ可読プログラム・コードを有し、前記コンピュータ可読プログラム・コードが、１つまたは複数のコンピュータ・プロセッサによって、操作を実行するように実行可能である、前記コンピュータ可読ストレージ媒体
    を含み、前記操作が、
    患者用の前記仮想化理学療法システムを初期化することであり、前記仮想化理学療法システムが、
    前記患者に接続された脳コンピュータ・インタフェース（ＢＣＩ）と、
    仮想現実構成要素と、
    １つまたは複数のモニタリング・センサと
    を備える、前記初期化すること、
    理学療法セッション中に前記仮想化理学療法システムを使用して前記患者が実行する１つまたは複数の動作を選択すること、
    前記ＢＣＩを使用して、選択した前記動作のうちの１つまたは複数の動作を前記患者が実行していることを検出すること、
    前記仮想現実構成要素を使用して、選択した前記動作の仮想表現を表示すること、
    選択した前記動作の前記実行中、前記仮想化理学療法システムを使用して前記患者をモニタリングすること、
    モニタリング・データによって１つまたは複数の患者モデルを更新すること、ならびに
    前記患者モデルおよび前記モニタリング・データに基づいて前記理学療法セッションのセッション評価レポートを作成すること
    を含む、コンピュータ・プログラム製品。
19. 前記１つまたは複数のモニタリング・センサが、前記患者からの生体計測指示を読むように構成された生体計測センサを含み、前記患者をモニタリングすることが、
    前記生体計測センサおよびＢＣＩから、前記患者の現在の身体状態を表す生体計測データを受け取ること、
    前記生体計測センサおよびＢＣＩから、前記患者の現在の生理状態を表す生体計測データを受け取ること、ならびに
    前記患者の現在のモニタリング・スコアを生成すること
    をさらに含む、請求項１８に記載のコンピュータ・プログラム製品。
20. 前記患者モデルおよび前記モニタリング・データに基づいて前記理学療法セッションの前記セッション評価レポートを作成することが、
    前記１つまたは複数の患者モデルを使用して実行された選択した前記動作の最終スコアを生成すること、および
    前記１つまたは複数の患者モデルから、将来の理学療法セッションに対して実行する１つまたは複数の動作を決定すること
    をさらに含む、請求項１８に記載のコンピュータ・プログラム製品。

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