JP2004216118A

JP2004216118A - 視野計

Info

Publication number: JP2004216118A
Application number: JP2003283007A
Authority: JP
Inventors: Shogo Fukushima; 省吾福島; Soji Murakami; 宗司村上; Satoru Inakagata; 悟田舎片
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】被験者の自覚的回答によらない他覚的な視野能力が計測できる視野計を提供する。
【解決手段】この視野計は、被験者の視野の特定方向から被験者に向けてレーザ光Ｌａを照射し被験者の網膜ｒ上の特定領域に光刺激を与える発光装置１と、発光装置１が発光した後の瞳孔ｐの大きさを計測する瞳孔計測装置２と、瞳孔計測装置２が計測した瞳孔ｐの大きさの変化から瞳孔対光反応に関する指標の値を算出する指標値算出手段３と、被験者が頭部や眼球を動かすことなく見ることのできる視野範囲をマップで示した視野能力マップを作成する視野能力マップ作成装置４と、瞳孔対光反応の計測中に眼球が動いたことを検出する眼球運動検出装置５と、眼球運動検出装置５により眼球が動いたことが検出されると計測異常として操作者に異常を知らせる異常報知装置６とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、瞳孔対光反応を利用して他覚的に視野能力を計測する視野計に関するものである。

緑内障などの症状である視野狭窄は、眼圧が上昇し視細胞／視神経を圧迫するなどの理由で視神経が機能しなくなることが原因と言われている。視野狭窄の診断には、視野検査が広く行われている。

従来の視野検査は、被験者の眼前の特定点に視標を提示し、その視標が見えたか否かを被験者に回答してもらうことにより、視標の位置に対する被験者の視野能力の有無を判定するものであった。これは、被験者の自覚的申告に基づく自覚的検査である（非特許文献１参照。）。自覚的検査では、視標の提示位置を順次変えながら複数回行うことにより被験者の視野範囲（非特許文献２参照。）を同定する。自覚的検査では、被験者の自覚的回答が非常に重要であり、医療従事者は、被験者の自覚的回答に基づいて診断を行っている。

上記のような自覚的検査を行う視野計としては、例えば特許文献１に示すものがある。
特開平８−５２１１０号公報池田光男著、「視覚の心理物理学」、森北出版、１９７５年、第１０章モルデックハイ・ベルガー（Mordekhai Velger）著、「ヘルメットマウンティッドディスプレイアンドサイツ（Helmet-MountedDisplays and Sights）」、（米国）、アーテック・ハウス・パブリッシャー（Artech House publishers）、１９９８年、ｐ．５１

しかしながら、従来の自覚的検査では、被験者の体調や覚醒水準、集中度合いにより視野能力の結果が左右され、計測結果の客観性／普遍性に欠けるという問題があった。また、水平方向および垂直方向の視野能力を調べて被験者の視野範囲を導出するためには、”視標を提示する”、”被験者が回答する”という一連の作業を何度も繰り返す必要があり、被験者に負担を強いるだけでなく、被験者に疲労をもたらした結果、検査結果が疲労のない時とある時とで異なり、正確な診断に支障をきたすおそれがあった。

緑内障のように徐々に視野狭窄が進行するような疾患の診断には、定期的な視野検査結果の経時的変化を調べることが重要であり、そのためには異なる日時に実施した計測に対して、被験者の状態も含めて公正な計測条件であることが望ましい。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、被験者の自覚的回答によらない他覚的な視野能力が計測できる視野計を提供することにある。

本発明の視野計は、被験者の視野の特定方向から被験者に向けて可視光を照射する発光手段と、前記発光手段が照射した後の被験者の瞳孔の大きさを計測する瞳孔計測手段とを有する。これにより、可視光が照射された時の被験者の瞳孔の大きさの変化を利用した他覚的な視野能力を計測することが可能となる。

好ましい実施形態としては、前記発光手段は、被験者の網膜上の特定領域を照射するために集光された可視光を照射する。この場合、網膜上の特定領域毎の視野能力を計測することが可能となる。

集光された可視光としては、レーザ光を用いたり、インコヒーレントな可視光を光学系により集光して照射すればよい。

また、前記発光手段は、照射する可視光の光量が可変であるのが好ましい。この場合、光量の変化に応じた視野計測を行うことが可能となり、視細胞に関するより詳細な情報を得ることができる。すなわち、視細胞および視神経がどれくらいの明るさの可視光に対して機能異常を示すかを調べることができる。

また、前記発光手段は、照射する可視光の波長帯域が可変であるのも好ましい。この場合、光の波長の変化に応じた視野計測を行うことが可能となり、視細胞に関するより詳細な情報を得ることができる。すなわち、視細胞および視神経がどれくらいの波長の可視光に対して機能異常を示すかを調べることができる。

また、前記発光手段に、前記可視光が網膜上の照射領域を走査するように制御する制御手段を備えるのも好ましい。この場合、光刺激の位置を順次変えながら、容易に被験者の視野範囲を同定できる。

また、走査した網膜上の照射領域における前記瞳孔計測手段の計測結果を基に、被験者が見ることのできる視野範囲をグラフで示した視野能力マップを作成する手段を備えるのも好ましい。この場合、視野能力マップを見ることで被験者の視野範囲の把握が容易になると共に、以前に作成した視野能力マップと比較することで、視野狭窄の進行を容易に読み取ることも可能になる。

また、前記視野能力マップは、瞳孔対光反応に関する指標を軸として描かれるのが好ましい。瞳孔対光反応に関する指標を軸とすることで、他覚的かつ定量的な視野能力を示すことができる。

また、前記視野能力マップは、前記発光手段の波長に対応して描かれるのも好ましい。発光手段の波長ごとの視野能力マップを作成することで、色に対する視野能力を判定することができる。

また、前記視野能力マップは、前記発光手段の光量に対応して描かれのも好ましい。発光手段の光量ごとの視野能力マップを作成することで、明るさに対する視野能力を判定することができる。

また、前記瞳孔計測手段の計測結果を基に、瞳孔対光反応の有無を判定する手段を備えるのも好ましい。この場合、瞳孔対光反応の有無が容易にわかる。

また、前記瞳孔計測手段の計測途中に眼球が動いたことを検出する眼球運動検出手段を備えるのも好ましい。この場合、不正確な計測の原因となる計測途中の眼球の動きを検出できる。

また、前記眼球運動検出手段により眼球が動いたことが検出されると、計測異常として操作者に知らせる異常報知手段を備えるのも好ましい。この場合、操作者がすぐに計測結果が有効であるか無効であるかを知ることができる。

また、前記眼球運動検出手段により眼球が動いたことが検出されると、その検出された眼球の運動量に基づいて、被験者に対して同一の視野の方向から可視光が入射するように前記可視光の方向を制御する制御手段を備えるのも好ましい。この場合、被験者は常に同一の点を固視し続ける必要がなくなり、被験者の負担を軽減することができる。

以下、本発明を添付の図面を用いて詳細に説明する。

本発明は、視野能力の計測に瞳孔対光反応を利用する。図２を用いて本発明の原理を説明する。

眼球Ｅのある視野方向に配置された発光素子１ａから可視光Ｌが放射されると可視光Ｌの一部は、眼球Ｅの瞳孔ｐより入射し、網膜ｒにある視細胞ｓに到達する。この時可視光Ｌは、角膜（図示せず）、房水（図示せず）、水晶体ｌ、硝子体ｖを経て網膜ｒに到達するが、これらの組織は健常状態では透明で散乱性を持たないので、拡散されることなく網膜ｒに到達する。ここで可視光Ｌはレーザー光のように集光されたものであっても、ＬＥＤや蛍光管のような散乱光であっても良い。散乱光であれば、一般に被験者への安全性が大きく、その取扱いも容易である。集光された可視光であれば、網膜ｒ上の特定された領域のみを、容易に照射することができる。本実施形態では、可視光Ｌをレーザ光として述べる。

網膜ｒに到達した可視光Ｌは、視細胞ｓにて電気信号へと光電変換される。電気信号は求心性の視神経ｎ１を経由して、一部は中脳Ｍに伝達される。その他の伝達先として大脳後頭葉の視覚野があり（図示せず。）、ここで認知処理などの高等な処理が行われる。中脳Ｍを経る信号伝達は脳幹反射と呼ばれ、通常大脳での処理よりも高速に処理される。

脳幹反射の神経伝達経路では、中脳Ｍの視蓋前域核、ＥＷ核より遠心性の毛様体神経節および短毛様体神経ｎ２を経て効果器である瞳孔括約筋（図示せず）に神経伝達される。瞳孔括約筋は、同心円上の平滑筋で、その筋収縮により瞳孔が小さくなる（すなわち、縮瞳する。）。

この一連の神経伝達は、脳幹反射であるため、被験者の意思により制御することは通常不可能であり、生体の防御反応として、光入射に対して無意識に発生する。これを瞳孔対光反応という。瞳孔対光反応では、光入射に対して０．２〜０．３秒ほどの遅延があり、この遅延時間は潜時と呼ばれている。

本発明の特徴は、網膜上の特定の領域に光刺激を与えてその後に続く瞳孔対光反応を計測し、瞳孔対光反応の有無から被験者の視野能力を調べる点である。中脳Ｍや遠心性の毛様体神経節および短毛様体神経ｎ２が正常であることが予め分かっているとすると、瞳孔対光反応の消失は、視細胞ｓもしくは視神経ｎ１の機能異常、すなわち、刺激光の入射角方向に対する角度の視野能力がないことを示している。瞳孔対光反応は、被験者を観察もしくは計測することにより被験者の報告によらず第三者が知ることが可能なので、自覚的に対して、他覚的な検査であるといえる。

図１に、上記の原理を用いた本実施形態の視野計の構成をブロック図で示す。

この視野計Ａは、被験者の視野の特定方向から被験者に向けてレーザ光Ｌａを照射し被験者の網膜ｒ上の特定領域に光刺激を与える発光装置１と、発光装置１が発光した後の瞳孔ｐの大きさを計測する瞳孔計測装置２と、瞳孔計測装置２が計測した瞳孔ｐの大きさの変化から瞳孔対光反応に関する指標の値を算出する指標値算出手段３と、後述する視野能力マップを作成する視野能力マップ作成装置４と、瞳孔対光反応の計測中に眼球Ｅが動いたことを検出する眼球運動検出装置５と、眼球運動検出装置５により眼球Ｅが動いたことが検出されると計測異常として操作者に報知する異常報知装置６とから構成される。

発光装置１は、レーザ光Ｌａを放射する発光素子１ａと、制御手段１ｂとからなる。制御手段１ｂは、被験者の視野範囲を同定するためにレーザ光Ｌａの眼球Ｅへの入射角を変化させ、レーザ光Ｌａが網膜ｒ上の照射領域を走査するように制御する。

また、制御手段１ｂは、レーザ光Ｌａの明るさを変える光量可変機能と、レーザ光Ｌａの波長帯域を変える波長帯域可変機能とを備える。網膜上には、明るさに反応する桿体と、色に反応する錐体と呼ばれる２種類の視細胞ｓがある。上記光量可変機能によりレーザ光Ｌａの明るさを変化させることで、桿体の感度を調べることが可能となる。上記波長帯域可変機能によりレーザ光Ｌａの波長を変化させることで、錐体の感度を調べることが可能となる。また、桿体と錐体（およびそれらの視細胞につながる視神経）のどちらに機能異常があるか否かを区別することも可能となる。

なお、一般に明るい光刺激に対して瞳孔対光反応は明瞭な変化を伴うが、光量が小さくなるにつれてその変化はあいまいになる。これは光エネルギーが減少する、すなわち視細胞を刺激する光子の数が減少するためと考えられる。緑内障などの疾患により視細胞が機能不全の場合、光に対する感受性が低下し瞳孔対光反応の変化も小さくなると考えられる。また、一般に加齢と共に短波長の感度が低下すると言われており、年齢に応じた統計データと比較することにより網膜の加齢度合いを算定することも可能である。感度が低下する要因の一つとして、機能不全となった視細胞の数の増加が考えられる。

瞳孔計測装置２が行う瞳孔ｐの大きさの計測方法は周知技術で多数存在しており、ここでは詳細な説明を省略するが、例えば、赤外線発光ダイオードの光を眼球Ｅに照射し、眼球Ｅで反射した赤外線をハーフミラーで反射させて赤外線ＣＣＤカメラで撮像し、撮像した画像を画像処理して、瞳孔径を計測する。すなわち、人間の眼の網膜ｒは赤外線を感知しないので、瞳孔対光反応を誘発させずに被験者の瞳孔ｐの画像が撮像できるのである。この時、ハーフミラーを通して被験者に図示しない注視対象を注視させておけば、計測中に眼球運動が発生することを防止できる。

瞳孔計測装置２の計測結果の一例として、図３に、０．１秒のフラッシュ光Ｙに対する瞳孔径Ｘの経時変化を示す。図から明らかなように、光刺激後、上述した潜時と呼ばれる時間遅れの後に縮瞳を開始し、最小値に到達した後に散瞳し、再び元の大きさに戻る。刺激前の初期瞳孔の大きさと、最小値に到達した時の瞳孔の大きさとの差は縮瞳量と呼ばれるが、光刺激の光量の大きさによって縮瞳量は異なる。一般に光量が大きいほど縮瞳量は大きく、逆に光量が小さいほど縮瞳量は小さくなる。このことは、縮瞳量を光刺激に対する感度としてとらえられることを意味している。縮瞳量は、最大縮瞳速度や最大縮瞳加速度などの指標とも相関がある。

指標値算出手段３は、瞳孔計測装置２が計測した図３のような瞳孔対光反応波形から、上述した縮瞳量や最大縮瞳速度、最大縮瞳加速度など、瞳孔対光反応に関する指標の値を求める。また、算出した縮瞳量や最大縮瞳速度、最大縮瞳加速度を所定の閾値と比較して、瞳孔対光反応が「有る」か「無い」かの有無を判定する。

さて、網膜上の特定の領域に光刺激を与えてその後に続く瞳孔対光反応を計測する、という一連の作業を、上記制御手段１ｂにより光刺激の位置を変更しながら行うことにより、被験者が見ることのできる視野範囲を同定することができる。光刺激の位置の変更方法としては、被験者に予測されないようにランダムな順序で照射する方法もある。このように頭部や眼球を動かすことなく被験者が見ることのできる視野範囲をプロットした２次元あるいは３次元のグラフを、ここでは、視野能力マップと呼ぶことにする。この視野能力マップでは、被験者の視野範囲がグラフィカルに示されているため、検査結果の把握が容易となる。さらに以前に作成した視野能力マップの視野範囲と比較することにより、被験者の視野範囲が維持されているのか、狭くなっているのかを容易に判定することもできる。

視野能力マップ作成装置４は、発光手段１により光刺激を与えられた網膜ｒ上の特定領域の位置情報と、指標値算出手段３が算出した瞳孔対光反応に関する各指標の値から、視野能力マップを自動で作成していく。視野能力マップの作成方法としては種々のものが考えられるが、例えば水平方向の視野範囲をｘ軸、垂直方向の視野範囲をｙ軸、瞳孔対光反応に関する指標をｚ軸にとった、３次元グラフが考えられる。瞳孔対光反応に関する指標としては、縮瞳量や最大縮瞳速度、最大縮瞳加速度の何れも可能である。また、指標値算出手段３が分類した瞳孔対光反応の有無の２値をｚ軸としてもよい。いずれにしても、瞳孔対光反応に関する指標であれば、網膜の光に対する感度を示していると言える。

また、視野能力マップ作成装置４は、制御手段１ｂの光量可変機能により変更される光刺激の光量に対応した視野能力マップを作成することもできる。弱い光に対する瞳孔対光反応により得られる視野能力マップと、強い光に対する瞳孔対光反応より得られる視野能力マップのそれぞれの視野能力マップとを比較することにより、視細胞状態の詳細情報を得ることができる。例えば、強い光に対する瞳孔対光反応は健常状態と変わりないが、弱い光に対する瞳孔対光反応が鈍くなっているような網膜上の領域は、光感受性をもつ視細胞が減少しつつある途上であると考えられ、緑内障の進行途上の疑いがある。

また、視野能力マップ作成装置４は、制御手段１ｂの波長帯域可変機能により変更される光刺激の波長に対応した視野能力マップを作成することもできる。短波長に対する瞳孔対光反応により得られる視野能力マップと、強波長に対する瞳孔対光反応より得られる視野能力マップのそれぞれの視野能力マップとを比較することにより、視細胞状態の詳細情報を得ることができる。例えば、長波長の可視光である「赤」に対する瞳孔対光反応は健常状態と変わりないが、短波長の可視光である「青」に対する瞳孔対光反応が鈍くなっているような網膜上の領域は、加齢の影響が現れていると考えられる。

眼球運動検出装置５は、視野計測中に眼球運動が発生すると光刺激の網膜照射位置が変化し正確な視野が計測されているとは言えなくなるため、視野計測中の眼球の動きを計測もしくはモニタリングし、得られた結果が有効であるか否かを判定する。この眼球運動の計測は公知で多数存在しており、眼球運動発生の判定を自動化することは容易である。

眼球運動検出装置５により視野計測中に眼球運動が検出され、得られた結果が無効と判定されれば、異常報知装置６から音や光が発生され、操作者に報知される。

上記のように構成された視野計を用いれば、被験者の自覚的回答によらない他覚的かつ定量的な視野能力を計測することが可能となり、その結果、緑内障のように徐々に視野狭窄が進行するような疾患でも客観的に検査を行うことができ、精度の高い早期診断が可能となる。

また、制御手段１ｂや視野能力マップ作成装置４などを備えたことにより、計測手続きが自動化され、計測時間を大幅に短縮でき、被験者の負担を軽減することもできる。

また、計測中に被験者の眼球が動き計測が正確に行われなかった場合には、眼球運動検出装置５および異常報知装置６により計測異常として自動で報知されるので、信頼性の高い測定結果を得ることができる。

なお、視野計測中に、眼球運動検出手段５により眼球が動いたことが検出されると、制御手段１ｂが、検出された眼球の運動量に基づいて被験者に対して同一の視野の方向からレーザ光Ｌａが入射するように発光素子１ａの照射方向を制御するようにしても良い。この場合、被験者の眼球が動いても、網膜上の同一の位置に光刺激を与えることができ、被験者は常に同一の点を固視し続ける必要がなくなり、被験者の負担をさらに軽減することができる。

また、本実施形態では、可視光としてレーザ光Ｌａを用いたが、図４に示すように、拡散するインコヒーレントな光Ｌｂを発光する発光素子１ｃと、発光素子１ｃが発光した光を集光して網膜ｒ上の特定領域を照射する光学系１ｄとを用いて、網膜ｒ上の特定領域を照射することも可能である。

本発明の実施形態に係る視野計の構成を示す図である。本発明の原理を説明する図である。瞳孔対光反応の例を示したグラフである。発光装置の別の構成を示す図である。

符号の説明

１発光装置
１ａ発光素子
１ｂ制御手段
２瞳孔計測装置
３指標値算出手段
４視野能力マップ作成装置
５眼球運動検出装置
６異常報知装置

Claims

被験者の視野の特定方向から被験者に向けて可視光を照射する発光手段と、前記発光手段が照射した後の被験者の瞳孔の大きさを計測する瞳孔計測手段とを有することを特徴とする視野計。
前記発光手段は、被験者の網膜上の特定領域を照射するために集光された可視光を照射することを特徴とする請求項１記載の視野計。
前記発光手段は、レーザ光を照射することを特徴とする請求項２記載の視野計。
前記発光手段は、インコヒーレントな可視光を光学系により集光して照射することを特徴とする請求項２記載の視野計。
前記発光手段は、照射する可視光の光量が可変であることを特徴とする請求項１記載の視野計。
前記発光手段は、照射する可視光の波長帯域が可変であることを特徴とする請求項１記載の視野計。
前記発光手段に、前記可視光が網膜上の照射領域を走査するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか記載の視野計。
走査した網膜上の照射領域における前記瞳孔計測手段の計測結果を基に、被験者が見ることのできる視野範囲をグラフで示した視野能力マップを作成する手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の視野計。
前記視野能力マップは、瞳孔対光反応に関する指標を軸として描かれることを特徴とする請求項８記載の視野計。
前記視野能力マップは、前記発光手段の波長に対応して描かれることを特徴とする請求項８記載の視野計。
前記視野能力マップは、前記発光手段の光量に対応して描かれることを特徴とする請求項８に記載の視野計。
前記瞳孔計測手段の計測結果を基に、瞳孔対光反応の有無を判定する手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか記載の視野計。
前記瞳孔計測手段の計測途中に眼球が動いたことを検出する眼球運動検出手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか記載の視野計。
前記眼球運動検出手段により眼球が動いたことが検出されると、計測異常として操作者に知らせる異常報知手段を備えたことを特徴とする請求項１３記載の視野計。
前記眼球運動検出手段により眼球が動いたことが検出されると、その検出された眼球の運動量に基づいて、被験者に対して同一の視野の方向から可視光が入射するように前記可視光の方向を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１３記載の視野計。