JP5068770B2 - Process and apparatus for treating blind areas of vision - Google Patents
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Description
本発明は、人間の視野の盲の領域の治療に関する。 The present invention relates to the treatment of blind areas of the human visual field.
本明細書で使用される「視覚系の損傷」は、視覚の処理に関するいずれかの組織(またはすべての組織)の障害と定義される。こうした組織として、網膜から視神経およびすべての脳の組織(視覚処理に関係するもの)を含め、網膜のレベルからの神経系組織が含まれるが、これらに限定されない。そのような損傷により、視覚機能の障害が起こるかまたは視覚機能が失われることさえあり、その結果、部分的な失明またはほぼ完全な失明に至ることがある。この損傷は数多くの原因から生じることがあり、そのような損傷として網膜の損傷または視覚皮質(特に、一次視覚皮質(V1))の損傷を挙げることができる。視覚系の損傷は、心的外傷、脳卒中、腫瘍増殖または炎症性疾患を含む諸原因で起こりうる。網膜は、網膜剥離、レーザー損傷またはその他の原因(緑内障または加齢性黄斑変性など)で損傷されることもある。網膜の損傷のことを本明細書では「網膜疾患」と呼ぶことにする。 As used herein, “visual system damage” is defined as a disorder of any tissue (or all tissues) related to the processing of vision. Such tissues include, but are not limited to, nervous system tissue from the retina level, including from the retina to the optic nerve and all brain tissue (related to visual processing). Such damage can cause visual impairment or even loss of visual function, resulting in partial or near complete blindness. This damage can arise from a number of causes, and such damage can include retinal damage or visual cortex damage (particularly the primary visual cortex (V1)). Visual system damage can occur for a number of reasons including trauma, stroke, tumor growth or inflammatory disease. The retina can be damaged by retinal detachment, laser damage, or other causes (such as glaucoma or age-related macular degeneration). Retinal damage is referred to herein as “retinal disease”.
視野測定法(静的または動的)では、被験者の視野機能が系統的に測定され、この方法は視覚が正常であるか、減退しているか、または喪失(失明)している視野の部分を識別するのに用いられる。 In perimetry (static or dynamic), the subject's visual field function is systematically measured and this method is used to determine the portion of the visual field that is normal, diminished, or lost (blind). Used to identify.
低下した視覚または残留(residual)視覚機能または部分的な視覚系損傷の領域(「遷移ゾーン」)の治療は、特許文献1に教示されており、無損傷視覚の領域の治療は米国特許出願第10/503,869号(特許文献2)に教示されている。 Treatment of areas of reduced visual or residual visual function or partial visual system damage (“transition zones”) is taught in US Pat. 10 / 503,869 (Patent Document 2).
しかし、「盲のゾーン(blind zone)」は、治療処置によって改善できるとは考えられてこなかった。その理由は、視覚皮質がいったん損傷された場合、視覚の回復は不可能であるという想定があったからである。しかし、近年になって幾人かの著者が、損傷された皮質を迂回しそれゆえに損傷の影響を受けないことが多い、脳内のニューロン経路について述べている。これらは、一般に「線条体外」経路と呼ばれ、これによって情報が網膜から脳のより高度な処理中枢へ伝わることが可能であり、それゆえに一次視覚皮質または他の損傷部分を迂回することができる。 However, the “blind zone” has not been thought to be ameliorated by therapeutic treatment. The reason is that once the visual cortex is damaged, it has been assumed that visual recovery is impossible. However, in recent years, several authors have described neuronal pathways in the brain that often bypass the damaged cortex and are therefore often unaffected by damage. These are commonly referred to as “extrastriatal” pathways, which allow information to travel from the retina to a higher processing center in the brain and thus bypass the primary visual cortex or other damaged areas. it can.
正常な脳では、こうした経路は移動視覚刺激の知覚に関係していると考えられており、したがって、一次視覚皮質が損傷されても、それらによって、患者が視覚刺激を十分に意識しなくとも移動刺激を認識する(または正しく推測する)能力は引き続き保たれる。この現象は「盲視」として知られている。 In the normal brain, these pathways are thought to be related to the perception of moving visual stimuli, so that even if the primary visual cortex is damaged, they move without the patient being fully aware of the visual stimuli. The ability to recognize (or correctly guess) the stimulus continues to be maintained. This phenomenon is known as “blind vision”.
一次視覚経路が損傷している患者は視覚刺激を認識できず、こうして完全な盲目または部分的に盲目の部位を有しているということは、よく理解されている問題である。現在の刺激治療パラダイムは、失われた視覚の一部を取り戻すのに助けになりうるが、この先行技術の取り組み方は損傷された一次経路自体の残留視覚部位(ARV)を刺激するものであり、その場合、治療の開始時にいくらかの残留視覚が見出されうる。しかし、一次系に生き残っている細胞を刺激することによって成し遂げられる向上は、非常に多くの労力を要するものであるが、完全な回復を成し遂げることはできない。したがって、より迅速またはより完全な回復を成し遂げることのできる方法が望ましい。
(発明の要旨)
本発明の実施形態により、視覚の回復を速めることができ、またこれまでに成し遂げられた視覚の回復よりも回復の度合いを高めることができる。実施形態によっては、引き続き情報を盲のゾーンに提供する2次的な残存視覚経路を利用する刺激のパラダイムを実施することができる。この取り組み方は、脳内のより上の部位(一次視覚皮質より上)により大きな刺激を与えることができ、したがって視覚の全体的な回復を促進できる。刺激は移動刺激であってよい。移動刺激は、単純な、またはより複雑な幾何図形または物体の形態であってよい。
(Summary of the Invention)
Embodiments of the present invention can speed up visual recovery and can provide a greater degree of recovery than previously achieved visual recovery. In some embodiments, a stimulation paradigm can be implemented that utilizes a secondary residual visual pathway that continues to provide information to the blind zone. This approach can provide greater stimulation to the higher sites in the brain (above the primary visual cortex) and thus promote overall recovery of vision. The stimulus may be a moving stimulus. The moving stimulus may be in the form of a simple or more complex geometry or object.
本発明の第一の実施形態では、人間の視覚系を治療する方法が提供される。患者の視野には少なくとも1つの盲のゾーンがある。この実施形態の方法は、刺激パターンが少なくとも1つの盲のゾーンの少なくとも一部に与えられるように刺激パターンを人間に与えること、および刺激に基づく人間の応答を記録することを含むことができる。この実施形態の方法は、応答に基づいてさらなる刺激パターンを与えることを含むこともできる。一実施形態では、刺激パターンは盲のゾーン全体に与えられる。別の実施形態では、刺激の大部分が盲のゾーンに与えられる。 In a first embodiment of the present invention, a method for treating the human visual system is provided. There is at least one blind zone in the patient's field of view. The method of this embodiment can include applying a stimulation pattern to a human such that the stimulation pattern is applied to at least a portion of at least one blind zone, and recording a human response based on the stimulation. The method of this embodiment can also include providing additional stimulation patterns based on the response. In one embodiment, the stimulation pattern is applied to the entire blind zone. In another embodiment, the majority of stimulation is given to the blind zone.
本発明の他の実施形態には、上述のステップを実行する装置またはシステムが含まれる。本発明の一実施形態では、ヒトの視覚欠陥を治療するための装置が提供される。この装置は、複数の別々に作動可能な場所を有する発光モジュールを含み、それぞれの場所はヒトの視野の異なる部分を標的とするように光刺激を発するようにされている。この装置は、ヒトの入力視野地図(input visual field map)に基づいて作動可能場所を繰り返し選択しかつ作動させるプロセッサモジュールも含む。このプロセッサは、視野の盲の領域を標的とするように作動可能場所の大部分を選択する。 Other embodiments of the present invention include an apparatus or system that performs the steps described above. In one embodiment of the present invention, an apparatus for treating a human visual defect is provided. The device includes a light emitting module having a plurality of separately actuable locations, each location adapted to emit a light stimulus to target a different part of the human visual field. The apparatus also includes a processor module that repeatedly selects and activates an operational location based on a human input visual field map. The processor selects the majority of the operable locations to target the blind area of the field of view.
関連する実施形態において、装置は、光刺激に対するヒトの応答を捕捉するための入力モジュールを含むことができる。プロセッサはそれらの応答を使用して、盲の領域を選択的に標的にすることができる。プロセッサは、1つまたは複数の固視刺激(fixation stimuli)を選択しかつ作動させることもできる。固視刺激は、中心の盲のゾーンを囲む複数の固定アンカー(fixation anchor)場所を含むことができる。 In related embodiments, the device can include an input module for capturing a human response to a light stimulus. The processor can use these responses to selectively target blind regions. The processor may also select and actuate one or more fixation stimuli. The fixation stimulus can include a plurality of fixation anchor locations surrounding a central blind zone.
本発明の他の実施形態では、網膜、視覚皮質および/または他の神経細胞構造を含むヒトの視覚系を治療するための方法が用いられる。ヒトの視覚系内の低下した視覚の盲のゾーンを突き止めて画定する。主に盲のゾーン内に位置する治療領域を画定し、視覚刺激をヒトの視覚系に与える。刺激の大部分は、盲のゾーンの少なくとも一部に与えられる。 In other embodiments of the invention, methods are used to treat the human visual system, including the retina, visual cortex, and / or other neuronal structures. Locate and define the reduced visual blind zone in the human visual system. A treatment area located primarily within the blind zone is defined and visual stimuli are applied to the human visual system. Most of the stimulation is given to at least a portion of the blind zone.
盲のゾーンの推移として以前に突き止めて画定された領域内にまでヒトの無損傷視野を広げるために、盲のゾーンを突き止め、画定し、治療するという各ステップは反復することができる。コンピュータを用いて、これらのステップを自動化または半自動化された方法で実行することができる。この反復には、盲の領域の境界に近接した領域に刺激を向けることを含めてもよい。 The steps of locating, defining, and treating the blind zone can be repeated to expand the human intact field of view into a previously defined area defined as a transition of the blind zone. Using a computer, these steps can be performed in an automated or semi-automated manner. This iteration may include directing a stimulus to an area proximate to the border of the blind area.
盲のゾーンの突き止めおよび画定の各ステップは、周辺視野測定法を用いて遂行できる。これらのステップは、自動的に視野の複数の標的領域に刺激を与えて、刺激に対するヒトの応答を記録することにより、遂行することもできる。 Each step of locating and defining the blind zone can be accomplished using peripheral vision measurements. These steps can also be accomplished by automatically stimulating multiple target areas of the field of view and recording the human response to the stimulus.
用いる刺激は、静的刺激または動的(移動)刺激であってよい。刺激は、ヘッドマウント・ディスプレイから出すことができる。ヘッドマウント・ディスプレイは、最初の一連の刺激をヒトの最初の目に与え、別の一連の刺激をヒトの別の目に与えることができる。盲のゾーンが最初の目に関係している場合、別の目は異なる刺激レジメ(regime)で治療することができる。その異なる刺激レジメでは、遷移ゾーンまたは無損傷ゾーンを標的にするか、またはどの領域もまったく標的にしないようにすることができる。 The stimulus used may be a static stimulus or a dynamic (moving) stimulus. Stimulation can come from a head mounted display. A head-mounted display can provide an initial series of stimuli to the first human eye and another series of stimuli to another human eye. If the blind zone is associated with the first eye, another eye can be treated with a different stimulation regime. The different stimulation regimes can target a transition zone, an intact zone, or no area at all.
本発明の前述の特徴は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を参照することにより、さらに容易に理解できるであろう。 The foregoing features of the invention will be more readily understood by reference to the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
(具体的な実施形態の詳細な説明)
定義。この説明および添付の特許請求の範囲で用いられている以下の用語は、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、示されている意味を持つものとする。
(Detailed description of specific embodiment)
Definition. The following terms used in this description and the appended claims have the meanings indicated, unless the context requires otherwise.
本明細書で使用される「無損傷視覚の領域」という用語は、視覚系の障害に至る出来事によって実質的に損傷していることも影響を受けていることもない、つまり光学的刺激を受けたときに正常な視機能またはほとんど低下していない視機能を示す、視野の領域(または脳の部位)を意味する。それに対して、「低下した視覚の領域」という用語(「残留視覚機能の領域」という用語または「部分的視覚系損傷の領域」という用語と似たような意味で使用される)は、事故、脳卒中、変性疾患、または網膜症(緑内障または網膜色素変性など)のような出来事により、ヒトの視覚能力に影響を与える脳部分または網膜の損傷が引き起こされ、結果として、視覚が少なくとも部分的に低下するかあるいは部分的な失明または完全な失明にまで至る場合の領域を意味するものと定義される。 As used herein, the term “region of undamaged vision” is not substantially damaged or affected by an event that leads to impairment of the visual system, ie it is subjected to an optical stimulus. It means the region of the visual field (or part of the brain) that shows normal or poorly reduced visual function. In contrast, the term “reduced visual area” (used in a similar way to the term “residual visual function area” or “partial visual system damage area”) refers to an accident, Events such as stroke, degenerative disease, or retinopathy (such as glaucoma or retinitis pigmentosa) cause brain or retinal damage that affects human visual ability, resulting in at least partial loss of vision Or is defined to mean an area where partial or complete blindness is reached.
本発明は一般に、光学的刺激をそうした領域に与えることによって人間の視覚を治療するための方法に関する。損傷を免れた経路に的をしぼった特定の刺激を使用してそれらの経路を刺激することにより、より完全または迅速な方法で視覚の回復を成し遂げることができる。例示的な実施形態では、刺激を人間の視野内の「盲のゾーン」に与える。本明細書で使用される「盲のゾーン」という用語は、通常用いられる視野試験方法(すなわち、磁気共鳴映像法の使用など、特別の方法は除外する)で盲点に分類されるであろう視野の任意の領域を意味する。一般に、それは、周辺視野計測法(perimetric methods)によって与えられる刺激に人間が意識的に応答できない視野の領域である。 The present invention generally relates to a method for treating human vision by applying optical stimuli to such areas. Visual stimulation can be achieved in a more complete or quicker way by stimulating those pathways using specific stimuli targeted to the lesion-free pathway. In an exemplary embodiment, the stimulus is applied to a “blind zone” within the human visual field. As used herein, the term “blind zone” refers to a field of view that would be classified as a blind spot in commonly used visual field testing methods (ie, excluding special methods such as the use of magnetic resonance imaging). Means any area. In general, it is the region of the field of view in which humans cannot consciously respond to stimuli given by peripheral perimetric methods.
本発明の実施形態では、主に人間の盲のゾーンを標的とするように光学的刺激エネルギーを向けることにより治療を行う。関連した実施形態では、刺激は人間の盲のゾーンにのみ向ける。 In an embodiment of the invention, treatment is performed by directing optical stimulation energy to primarily target the human blind zone. In a related embodiment, the stimulus is directed only to the human blind zone.
図1は、円の形状を有するように画定された正常な視野(VF)を示す。モニタ枠(MF)を有するモニタで視野VFに与えられている標的刺激TS1が示されている。標的刺激TSIは、例えば、コンピュータのモニタで与えることができる。刺激は任意の種類の刺激であってよく、幾つかの刺激または多数の刺激を、別の種類のバックグラウンドのあるなしにかかわらず、まとめて与えるかまたは連続的に与えてもよい。有益な標的刺激は、画面上を移動するかまたは移動しない、文字、単語、文、意味をもつ物体(図形、顔、写真など)または意味を持たない物体(点、線のパターンなど)でありうるが、これらに限定されない。刺激は、形状、形態および色の1つの動的パターンを含んでよい。さらに、標的刺激の提供はさらにもう1つの方法で変化させてよい。例えば、刺激の色、輝き、強さ、形状、またはサイズの1つ以上を、人間に与える際に変化させてよい。 FIG. 1 shows a normal field of view (VF) defined to have a circular shape. Shown is a target stimulus TS1 being applied to the field of view VF on a monitor having a monitor frame (MF). The target stimulus TSI can be given by a computer monitor, for example. The stimulus may be any type of stimulus, and some or multiple stimuli may be given together or continuously, with or without another type of background. Useful target stimuli are characters, words, sentences, meaningful objects (figures, faces, photographs, etc.) or meaningless objects (dots, line patterns, etc.) that move or do not move on the screen However, it is not limited to these. The stimulus may include one dynamic pattern of shape, form and color. Furthermore, the delivery of the target stimulus may be varied in yet another way. For example, one or more of the color, brightness, strength, shape, or size of the stimulus may be changed when applied to a human.
治療対象の人間の目を固定するための固視点(F)および標的刺激は、1つの場所に与えてよい。図のように、固視点(F)は無損傷視覚領域にある。 The fixation point (F) and target stimulus for fixing the human eye to be treated may be applied in one place. As shown, the fixation point (F) is in the undamaged visual area.
しかし、本発明の実施形態によっては、標的刺激TS1(したがって固視点Fも)は盲のゾーン内またはその近辺に与えられている。 However, in some embodiments of the present invention, the target stimulus TS1 (and thus also the fixation point F) is provided in or near the blind zone.
図2は、一方の半球内の視覚系が機能していない場合を示す。この半球は盲のゾーン(B)である。一実施形態において、固視点Fは、標的刺激「TS1」(つまり、盲のゾーンを治療するための刺激)のように、盲のゾーンに与える。図のように、また場合により別の標的刺激「TS2」を、一部は無損傷野に、また一部は損傷野(遷移ゾーンTZ)に与えることができる。 FIG. 2 shows the case where the visual system in one hemisphere is not functioning. This hemisphere is a blind zone (B). In one embodiment, fixation point F is applied to the blind zone, such as the target stimulus “TS1” (ie, a stimulus for treating the blind zone). As shown, and optionally another target stimulus “TS2” can be applied, partly to the intact field and partly to the damaged field (transition zone TZ).
図3は、視覚系の中央部位(例えば、窩が位置する場所)が損傷している場合を示す(「ドーナツ形の視野」)。そのような場合、固視点を中央部位に与えることはできないが(損傷しているため、認識されないであろう)、いわゆる「固定アンカー」は盲の領域の周辺部(無損傷視覚領域が位置し、画定されている場所)に与えられる。次いで、視覚刺激を無損傷視覚領域に与えるが、この場合は単語の形で与える。固視刺激も中央に位置してよい。一例として、固視刺激は、200ms間隔の色の変化にすることができる。色の変化は、患者が予測できないように不定の時間に起こさせることができる。患者は、ボタンを押すことで固視刺激の変化に応答するよう指示され、ボタンが押されたことはプロセッサによって記録される。固視刺激は、例えば、さまざまな時間間隔を置いた後に黄色刺激に変化する、液晶ディスプレイ上の9画素の緑色刺激にすることができる。固視刺激は、例えば、それを大きくするか、または色盲の患者には色のない形状キュー(shape cues)を使用して、個々の患者に合わせることもできる。一実施形態では、図4のフローチャートでおおまかに示されているように、盲のゾーンの場所および場合によりそのサイズを特定することができる(ステップ402)。実施形態によっては、遷移ゾーンの場所とサイズを特定することができる。測定は、先行技術で知られている方法で行うことができる。本発明の一実施形態では、標準的な周辺視野測定装置、つまり、眼科の診療で一般的に用いられている装置を使用することができる。 FIG. 3 shows the case where the central part of the visual system (eg where the fovea is located) is damaged (“donut-shaped field of view”). In such a case, a fixation point cannot be given to the central part (it will not be recognized because it is damaged), but the so-called “fixed anchor” is located around the blind area (where the undamaged visual area is located). , Defined place). A visual stimulus is then applied to the intact visual area, in this case in the form of words. A fixation stimulus may also be located in the center. As an example, the fixation stimulus can be a color change at 200 ms intervals. Color changes can occur at indefinite times so that the patient cannot predict. The patient is instructed to respond to changes in the fixation stimulus by pressing a button, and the button press is recorded by the processor. The fixation stimulus can be, for example, a 9-pixel green stimulus on a liquid crystal display that changes to a yellow stimulus after various time intervals. The fixation stimulus can be tailored to an individual patient, for example, by enlarging it or using shape cues without color for color blind patients. In one embodiment, the location of the blind zone and possibly its size can be identified (step 402), as roughly shown in the flowchart of FIG. In some embodiments, the location and size of the transition zone can be specified. The measurement can be performed by methods known in the prior art. In one embodiment of the present invention, a standard peripheral vision measuring device, that is, a device commonly used in ophthalmic practice can be used.
別の実施形態では、視野の周界内のさまざまなポイントでの視覚レベルを数量化する、コンピュータを用いた視野測定を行うことができる。そのような装置では、視野の盲目領域、部分的に損傷した領域および無損傷ゾーンを画定することができる。実施形態によっては、治療領域は、盲のゾーンのサイズおよび場所に応じて選択できる。一実施形態では、遷移ゾーンは、盲のゾーンと一緒に治療することができる。 In another embodiment, visual field measurements can be made using a computer that quantifies the visual level at various points within the visual field perimeter. Such an apparatus can define blind areas, partially damaged areas, and intact zones of the field of view. In some embodiments, the treatment area can be selected depending on the size and location of the blind zone. In one embodiment, the transition zone can be treated together with the blind zone.
刺激パターンも選択する(ステップ404)。上述のように、刺激パターンは実際にどのような刺激であってもよい。例えば、刺激は、盲目野全体を刺激するような大きさにし、それと同時に無損傷野を刺激することがないようなものにすることができる。刺激は、移動刺激(移動らせん、格子または移動する形態および形状など)であってもよい。コンピュータ画面、VRT装置、ヘッドマウント・ディスプレイのレンズまたは画面(例えば、ゴーグルまたはメガネ)、あるいはその他の好適な放出装置を用いて刺激パターンを与えてよい。 A stimulation pattern is also selected (step 404). As described above, the stimulus pattern may actually be any stimulus. For example, the stimulus can be sized to stimulate the entire blind field while not stimulating the intact field at the same time. The stimulus may be a moving stimulus (such as a moving helix, lattice or moving form and shape). The stimulation pattern may be applied using a computer screen, a VRT device, a head-mounted display lens or screen (eg, goggles or glasses), or other suitable release device.
刺激に対する人間の応答は記録することができ、これは視覚系における変化を示しうる(ステップ406)。すなわち、人間は刺激を認知したことを示すことができ、その指示は受け取ることができる。例えば、人間はボタンを押して、刺激をいつ認識したかを示すことができる。実施形態によっては、そのような刺激は、刺激が盲のゾーンに与えられた場合であっても検出できる。場合により、画面または人間は、刺激が盲のゾーンだけに与えられるようにマスキングすることができる。このマスキング処理は物理的に行うことができるが、さらに便利にコンピュータを用いて行うこともできる。 The human response to the stimulus can be recorded, which can indicate a change in the visual system (step 406). That is, the person can indicate that he / she has recognized the stimulus and can receive the indication. For example, a human can press a button to indicate when a stimulus is recognized. In some embodiments, such a stimulus can be detected even when the stimulus is applied to a blind zone. In some cases, the screen or human can be masked so that the stimulus is only applied to the blind zone. Although this masking process can be performed physically, it can also be performed more conveniently using a computer.
治療期間中または治療期間と治療期間の間に、継続的または断続的に求めることができる個々の人間の能力に基づいて、盲のゾーンのいろいろと異なった部分に刺激を与えることができる。治療の刺激の種類、形状、強さ、持続時間および時系列は制限されない。一つの種類、それ以上の種類の治療刺激を使用できる。後者の場合、幾つかの種類を同時に、または時間をずらして順に使用できる。本発明の実施形態によっては、光学的刺激または光刺激を人間の視覚系に与える。実施形態によっては、異なる色、輝き、強さおよび/または形状の光刺激を、治療される人間の視覚系に与えることができる。そのような光刺激は、静的光刺激または、移動物体の印象を生み出す連続した一連の光刺激として与えることができる。別の実施形態では、日常生活の品物の単純な描写またはもっと差異を生じさせた描写の形態の刺激を、治療対象の人間の無損傷視覚領域に与えることができる。そのような描写は、必要に応じて、静的または移動(動的)であってよい。ただし、本発明は、与える刺激に関する上記の好ましい実施形態に限定されることは決してない。 Different parts of the blind zone can be stimulated based on individual human abilities that can be determined continuously or intermittently during or between treatment periods. The type, shape, strength, duration and time series of treatment stimuli are not limited. One type or more types of therapeutic stimuli can be used. In the latter case, several types can be used at the same time or sequentially at different times. In some embodiments of the invention, an optical or light stimulus is provided to the human visual system. In some embodiments, light stimuli of different colors, brightness, intensity and / or shape can be applied to the human visual system being treated. Such light stimuli can be applied as static light stimuli or a series of light stimuli that produce the impression of a moving object. In another embodiment, a simple depiction of a daily life item or a more discriminating form of stimulation can be applied to the undamaged visual area of the human being treated. Such a depiction may be static or moving (dynamic) as desired. However, the present invention is in no way limited to the above-described preferred embodiments relating to the stimulus to be applied.
図5は、光刺激の標的パラメーターを選択し、そのパラメーターを用いて発光ディスプレイを駆動して刺激を発し、その刺激に対する患者の応答を記録し、さらに患者の応答を用いて処理の反復用の新しいパラメーターを自動的に選択するための装置の概略図を示す。患者は、ディスプレイの前の固定位置に配置される。コンピュータはディスプレイの一部分を選択し、ディスプレイを駆動してその部分で光を発する。コンピュータは、固視刺激(例えば、図3の固定アンカー)も発する。患者は入力装置を用いて自分の応答を入力し、その応答または応答のないことがコンピュータによって記録される。患者の視野のさまざまな部分を試験した後、コンピュータはその試験の情報を使用し、それに合わせて刺激する別の部分を選択する。コンピュータは、本明細書に記載の治療処理のいずれかを実行するようになされていてよい。ディスプレイは、LCDまたはCRTなどの卓上型ディスプレイであってよい。処理回路は、場合によりディスプレイに組み込まれていてよい。卓上ディスプレイに対して患者の頭を再現性よく位置付けするために、頭部位置付け(head positioning)装置を用いてよい。また、ディスプレイは、ヘッドマウント・ディスプレイ(例えば、それぞれの目のためのディスプレイ画面が組み込まれたゴーグルまたはヘルメット)であってよい。ヘッドマウント・ディスプレイを使用する場合、種々の治療レジメをそれぞれの目に与えることができる。例えば、一方の目に盲斑があり、他方の目は少しだけ視覚が悪化している場合、刺激は、冒された程度の大きいほうの目の盲斑および冒された程度の小さいほうの目の推移部分に与えることができる。 FIG. 5 selects a target parameter for light stimulation, drives the luminescent display using that parameter to emit the stimulus, records the patient's response to the stimulus, and uses the patient response for repeated processing. Fig. 2 shows a schematic diagram of an apparatus for automatically selecting new parameters. The patient is placed in a fixed position in front of the display. The computer selects a portion of the display and drives the display to emit light in that portion. The computer also emits a fixation stimulus (eg, a fixed anchor in FIG. 3). The patient uses his input device to enter his response and the computer records that response or no response. After testing various parts of the patient's field of view, the computer uses the information from the test and selects another part to stimulate accordingly. The computer may be adapted to perform any of the treatment processes described herein. The display may be a desktop display such as an LCD or CRT. Processing circuitry may optionally be incorporated into the display. A head positioning device may be used to reproducibly position the patient's head relative to the tabletop display. The display may also be a head-mounted display (eg, goggles or helmets that incorporate a display screen for each eye). When using a head mounted display, various treatment regimes can be given to each eye. For example, if there is blindness in one eye and the other eye is slightly worse, the stimulus is blindness in the larger affected eye and in the smaller affected eye Can be given to the transition part.
図6Aは、移動らせん状刺激(spiral stimulus)を表している。しかし、変化させずに与えた場合、図6Bに表わすように、らせんは無損傷野を刺激することになる。この刺激は知覚に著しく影響するため、これは患者にとって煩わしいものとなりうる。この問題を克服するため、図7Aに示す実施形態を用いることができる。図7Bに表わされているように、らせんは完全には示されず、単に盲目野に限定される。図6A〜7Bの実施形態では、盲目野の大部分が刺激される。 FIG. 6A represents a moving spiral stimulus. However, when given unchanged, the helix will stimulate an intact field, as shown in FIG. 6B. This stimulus can significantly affect the perception, which can be annoying for the patient. To overcome this problem, the embodiment shown in FIG. 7A can be used. As represented in FIG. 7B, the helix is not completely shown and is only limited to the blind area. In the embodiment of FIGS. 6A-7B, the majority of the blind area is stimulated.
図8は、視覚系の概略を示す。左側の円は、視覚系の2つの枝(すなわち、一次領域(V1)およびそれより上位の二次皮質部分(V2〜V5))に影響を与えるスポット刺激(spot stimulus)を示す。運動検出経路は「MT」で示されている。刺激は、その作用の約90%をV1に及ぼし、その作用の残り(約10%)を二次領域に及ぼす。V1の上に存在している二次視覚系は、2つの線条体外経路から構成され、また視覚線条体外皮質内の2つの経路から構成される。線条体外経路はV1を迂回する視蓋および視床枕の上を通っており、上位の線条体外皮質部位に直接情報を伝達する。 FIG. 8 shows an outline of the visual system. The left circle shows a spot stimulus that affects the two branches of the visual system (i.e., primary region (V1) and higher secondary cortical portions (V2-V5)). The motion detection path is indicated by “MT”. Stimulation exerts about 90% of its action on V1 and the rest of its action (about 10%) on the secondary area. The secondary visual system existing on V1 is composed of two extrastriatal pathways and two pathways within the extrastriate cortex. The extrastriatal pathway passes over the optic tectum and thalamic pillow that bypass V1, and transmits information directly to the superior extrastriate cortex.
図9は、一次および二次視覚系の病変部の影響を示す。盲目部位は、V1の黒い円および二次系の黒い長方形で表わされている。遷移ゾーンは、それぞれスペックル(speckled)円および長方形として表わされている。損傷がV1の中にある場合、上位の皮質部分(V2〜V5)は受け取る入力が減少することになり、結果として萎縮することがある。 FIG. 9 shows the effect of lesions on the primary and secondary visual systems. The blind part is represented by a black circle of V1 and a black rectangle of the secondary system. The transition zones are represented as a speckled circle and a rectangle, respectively. If the damage is in V1, the upper cortical parts (V2-V5) will receive less input and may result in atrophy.
図10は、標準的なVRT(すなわち、盲のゾーンを主な標的としない視覚回復治療(Visual Restoration Therapy))の作用を表す。左側の長方形は、白い円で示されている局部的な発光刺激を有する暗いディスプレイを表している。盲のゾーンおよび遷移ゾーンが減少する際のVRTの作用は、主にV1を介して及ぼされる。 FIG. 10 represents the effect of a standard VRT (ie, Visual Restoration Therapy that does not primarily target the blind zone). The left rectangle represents a dark display with a local luminescent stimulus shown as a white circle. The action of VRT in reducing the blind zone and transition zone is mainly exerted through V1.
それに対して、図11は、本発明の実施形態(例えば、図7A〜7Bに関して説明したもの)がどのように視蓋および視床枕を刺激して代替経路を刺激し、それによって視覚回復を促進するかを示している。左側の長方形は、二次領域を標的とするために主に盲のゾーンの大部分に加えられた移動らせん状刺激を表す。場合により、V1も標的とするために移動刺激の特定部分に高発光スポット刺激を与え、それによって両方の種類の治療を行うことができ、相乗効果も期待できる。図12は、二次領域に関連した盲のゾーンおよび遷移ゾーンのサイズが減少し、上位の部分がルートのいずれかを介した刺激に対してより応答しやすくなった、そのような治療の潜在的な効果を示している。 In contrast, FIG. 11 illustrates how embodiments of the present invention (eg, those described with respect to FIGS. 7A-7B) stimulate the tectum and thalamus to stimulate alternative pathways, thereby facilitating visual recovery. Indicates what to do. The left rectangle represents a moving helical stimulus applied mainly to the majority of the blind zone to target the secondary region. In some cases, since V1 is also targeted, a high luminous spot stimulus is given to a specific part of the moving stimulus, whereby both kinds of treatment can be performed, and a synergistic effect can be expected. FIG. 12 shows the potential of such treatments where the size of the blind and transition zones associated with the secondary region has decreased and the upper part is more responsive to stimuli via any of the routes. Effect.
実施形態によっては、上記の提示ストラテジに従うアルゴリズムを使用できる。そのようなアルゴリズムを使用すると、視覚系機能の領域または部位を非常に効率的に治療することができる(また場合により、機能障害または機能不全の並行治療または連続治療も可能である)。ヒトの視覚系の特定部位または領域を光学的刺激で刺激することに関して、治療手順の詳細なステップを以下に説明する。 In some embodiments, an algorithm according to the above presentation strategy can be used. Using such an algorithm, a region or site of visual system function can be treated very efficiently (and in some cases, parallel or continuous treatment of dysfunction or dysfunction is also possible). The detailed steps of the treatment procedure are described below with respect to stimulating specific areas or regions of the human visual system with optical stimuli.
治療ステップの間に、患者の視覚系の特徴の変化が記録される。言い換えれば、光学的刺激を視覚的に認識してそれに応答する患者の能力が、本発明のシステム/装置によって記録される。一例を挙げれば、患者の視覚系の無損傷ゾーンに与えられた光学的刺激に対する患者の応答時間が測定される。この応答時間を基準値と比較することができる。基準値は、治療開始前に測定されたベースライン値であってよい。ただし、この例は本発明を限定するものとみなすべきではない。ヒトの視覚系の特徴の変化を連続的または断続的に記録するために、他の測定手法を使用してもよい。 During the treatment step, changes in the patient's visual system characteristics are recorded. In other words, the patient's ability to visually recognize and respond to optical stimuli is recorded by the system / device of the present invention. In one example, a patient's response time to an optical stimulus applied to an intact zone of the patient's visual system is measured. This response time can be compared with a reference value. The reference value may be a baseline value measured before the start of treatment. However, this example should not be considered as limiting the present invention. Other measurement techniques may be used to record changes in human visual system characteristics continuously or intermittently.
一実施形態では、1つ以上の刺激が与えられた時の治療対象の人間の反応を測定し、その人間の能力に対して報酬が与えられる。応答が所定の基準を満たしたときに報酬ポイントが「報酬アカウント」に加えられるという方法で行われうる。例えば、治療対象の人間ができるだけ速く行うよう指示されたとき、応答が所定の時間遅延(応答時間)内に記録された場合にのみ、報酬ポイントが報酬アカウントに加えられる。あるいはまた、弁別が正しく行われたとき(例えば、正しい形、正しい色、時間弁別)に、報酬ポイントを報酬アカウントに付与してもよい。 In one embodiment, the response of a human being treated when given one or more stimuli is measured and rewarded for that human ability. This can be done in such a way that reward points are added to the “reward account” when the response meets predetermined criteria. For example, when the person being treated is instructed to do as fast as possible, reward points are added to the reward account only if the response is recorded within a predetermined time delay (response time). Alternatively, reward points may be awarded to a reward account when the discrimination is done correctly (eg, correct shape, correct color, time discrimination).
上述した特徴の変化の測定および記録に基づいて、盲のゾーンの場所および画定を再定義してよい。言い換えれば、与えられた光学的刺激を視覚系で処理する際の患者の能力に応じて、盲のゾーンが新たに画定される。この再定義の過程は、連続的または断続的に行ってもよい。本発明の一実施形態では、報酬ポイント数を使って、次の課題をいつ自動的に難しくするかが判断される。説明に縛られることは望まないが、画定された盲のゾーンが効果的に治療されるため、治療される人間の視覚は盲のゾーンが改善されうると仮定することができる。例えば、周辺視覚、視力、弁別能力(種々の色、形状、運動の間の)、斜視の軽減、視角の増大、視覚機能全般の改善または部分的な視覚系損傷の除去を含め、機能の改善がある程度起こりうる。その結果として、無損傷視覚の領域が拡張される(かつ盲のゾーンが縮小する)かまたは少なくとも人間の視覚へのその寄与が改善される。実際に見られるように、患者は治療において、能力が向上することに関連して全体的視覚の主観的改善を経験した。上記のステップを反復することにより、以前に突き止められて遷移ゾーンであると定められた領域にまでヒトの無損傷視野を広げることができる。 Based on the measurement and recording of the characteristic changes described above, the location and definition of the blind zone may be redefined. In other words, a blind zone is newly defined depending on the patient's ability to process a given optical stimulus in the visual system. This redefinition process may be performed continuously or intermittently. In one embodiment of the present invention, the reward points are used to determine when to automatically make the next task difficult. Although not wishing to be bound by explanation, the vision of the human being treated can be assumed that the blind zone can be improved because the defined blind zone is effectively treated. Functional improvements including, for example, peripheral vision, visual acuity, discrimination ability (between different colors, shapes, movements), reduced strabismus, increased viewing angle, improved visual function in general or removed partial visual system damage Can happen to some extent. As a result, the area of undamaged vision is expanded (and the blind zone is reduced) or at least its contribution to human vision is improved. As can be seen, the patient experienced a subjective improvement in overall vision in relation to improved performance in treatment. By repeating the above steps, the human intact field of view can be extended to an area previously identified and defined as a transition zone.
治療は、治療対象の人間が定期的に実践する自宅において使用するための、コンピュータを用いた医療装置で実施することができる。一実施形態では、暗くした部屋の中での毎日1時間の治療を、例えば、この試験で用いた6ヵ月間のように長期間にわたって行うことができる。ただし、他の治療期間も有効であることが分かるであろう。 The treatment can be carried out with a medical device using a computer for use in a home that is regularly practiced by the person being treated. In one embodiment, a one hour daily treatment in a darkened room can be performed over an extended period of time, such as, for example, the six months used in this study. However, it will be appreciated that other treatment periods are also effective.
1つのアルゴリズムでは、ディスプレイ装置上で、盲のゾーンの反復視覚刺激をもたらす光刺激の放出が行われる。最初のステップでは、「盲のゾーン」が突き止められ、画定され、特徴付けられる。つまり、場所、サイズ、および種類に関して、前記無損傷視覚領域における正確な視覚機能の測定が行われる。次いで、盲のゾーン内に位置する治療領域が画定される。治療領域は、最初のステップで盲のゾーンの画定および特徴付けが行われた結果のために人間の視覚系のニューロン組織の回復が期待されうる、盲のゾーン内の部分である。 In one algorithm, a light stimulus is emitted on the display device that results in repeated visual stimulation of the blind zone. In the first step, a “blind zone” is located, defined and characterized. That is, accurate visual function measurements in the intact visual area are made with respect to location, size, and type. A treatment area located within the blind zone is then defined. The treatment area is the portion within the blind zone where recovery of neuronal tissue in the human visual system can be expected due to the result of defining and characterizing the blind zone in the first step.
続くステップでは、第1ステップおよび第2ステップで求めた能力に基づく方法で盲のゾーンを刺激する。典型的には、盲のゾーンを刺激するときに、無損傷ゾーンにはほとんどあるいは全く刺激を与えない。また、プログラムは後で分析するためにデータを保存するだけである先行技術の装置とは異なり、本発明の実施形態は、連続的または断続的に、盲のゾーン内またはその近くの視覚系の能力に治療アルゴリズムを適合させるコンピュータプログラムを含む。コンピュータプログラムは、自動的に(すなわち、ヒトの介入なしに)刺激パターンを適合するよう調整して作動できる。プログラムはローカルで装置と関連付けることができ、したがって遠く離れた場所に(例えば、インターネットによって)データを伝送する必要がない。この適合処理は、それぞれの応答を患者から集めた後、応答をまとめたものを集めた後、またはある特定の統計的に有意なレベルに測定値(例えば、周辺視野計測値または視野測定値)が達した後に、実行できる。プログラムは、半自動化された方法でも作動できる。例えば、ある期間は自動的に適合させ、時々または周期的にデータを介護者に送信して再検討してもらうことができる。 In subsequent steps, the blind zone is stimulated in a manner based on the capabilities determined in the first and second steps. Typically, when stimulating the blind zone, the intact zone is given little or no stimulation. Also, unlike prior art devices where the program only saves the data for later analysis, embodiments of the present invention can be used continuously or intermittently in the blind system in or near the blind zone. Includes computer programs that adapt treatment algorithms to their capabilities. The computer program can be operated automatically (ie, without human intervention) to adjust the stimulation pattern to match. The program can be associated with the device locally, so there is no need to transmit data to a remote location (eg, via the Internet). This fitting process measures each response from the patient, collects a summary of responses, or measures to a certain statistically significant level (eg, peripheral visual field measurements or visual field measurements). Can be executed after reaching. The program can also operate in a semi-automated manner. For example, a period of time can be automatically adapted and data transmitted to caregivers from time to time or periodically for review.
加えて、毎日の治療の結果を、テープまたはディスクのような好適な記憶メディアに記憶させることができ、これにより、順守しているかどうか監視することができ、またその人間の経過に治療方針を適合させることができる。こうした毎日の治療の結果は、インターネットによって(リアルタイムで、または遅れて)伝えることもできる。 In addition, the results of daily treatment can be stored on a suitable storage medium such as tape or disk, so that it can be monitored for compliance and the treatment policy in the human course. Can be adapted. The results of these daily treatments can also be communicated over the Internet (in real time or late).
別の実施形態では、開示されている視覚治療方法は、適切なアルゴリズムを使用しているコンピュータを用いた医療装置を含め、コンピュータシステムと共に使用するためのコンピュータプログラム製品として実現できる。そのような手段としては、コンピュータ可読メディア(例えば、ディスケット、CD‐ROM、ROM、または固定ディスク)などの有形メディアに固定されるか、あるいはモデムまたは他のインタフェース装置(ローカルエリア・ネットワーク(LAN)またはワイドエリアネットワーク(WAN)を含むネットワークに、メディアを介して接続された通信アダプターなど)を経てコンピュータシステムへ伝送できる、一連のコンピュータ命令を挙げることができる。メディアは、有形メディア(例えば、光通信回線またはアナログ通信回線)あるいはワイヤレス手法(例えば、マイクロ波、赤外線または他の伝送手法)で実現されるメディアのいずれかであってよい。一連のコンピュータ命令は、システムに関連して本明細書で前述した機能性のすべてまたは一部を具現化する。当業者なら、そのようなコンピュータ命令は、多数のコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムとともに用いるための幾つものプログラミング言語で書くことができることを理解するはずである。 In another embodiment, the disclosed visual treatment method can be implemented as a computer program product for use with a computer system, including a medical device using a computer using an appropriate algorithm. Such means may be fixed to tangible media such as computer readable media (eg, diskette, CD-ROM, ROM, or fixed disk), or a modem or other interface device (local area network (LAN)). Or a series of computer instructions that can be transmitted to a computer system via a communication adapter connected via media to a network including a wide area network (WAN). The media may be either tangible media (eg, optical or analog communication lines) or media implemented with wireless techniques (eg, microwave, infrared, or other transmission techniques). The series of computer instructions embodies all or part of the functionality previously described herein with respect to the system. Those skilled in the art will appreciate that such computer instructions can be written in a number of programming languages for use with many computer architectures or operating systems.
さらに、そのような命令は、半導体記憶素子、磁気記憶素子、光記憶素子または他の記憶素子など、任意の記憶素子に記憶させることができ、さらに光伝送技術、赤外線伝送技術、マイクロ波伝送技術、または他の伝送技術など任意の通信技術を使用して伝送できる。そのようなコンピュータプログラム製品は、印刷文書または電子文書が添付された取り外し可能メディア(例えば、ソフトウェア・パッケージ)として配布するか、コンピュータシステムと一緒に(例えば、システムのROMまたは固定ディスクで)プリロードされるか、あるいはネットワーク(例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ)によってサーバーまたは電子掲示板から配布できると予想される。もちろん、本発明の一部の実施形態は、ソフトウェア(例えば、コンピュータプログラム製品)およびハードウェアの両方の組み合わせとして実現することができる。本発明のさらに別の実施形態は、すべてハードウェアとして、またはすべてソフトウェア(例えば、コンピュータプログラム製品)として実現できる。 Further, such instructions can be stored in any storage element, such as a semiconductor storage element, a magnetic storage element, an optical storage element or other storage element, and further, an optical transmission technique, an infrared transmission technique, a microwave transmission technique. Or any other communication technology such as other transmission technologies. Such computer program products are distributed as removable media (eg, software packages) with printed or electronic documents attached, or preloaded with the computer system (eg, in the system's ROM or fixed disk). Or could be distributed from a server or bulletin board over a network (eg, the Internet or the World Wide Web). Of course, some embodiments of the invention may be implemented as a combination of both software (eg, a computer program product) and hardware. Still other embodiments of the invention may be implemented as all hardware, or all software (eg, a computer program product).
上記の説明で本発明のさまざまな例示的実施形態が開示されたが、当業者なら、本発明の真の範囲から逸脱しない範囲で、本発明の利点のいくつかを達成するさまざまな変更を行うことができることは明らかなはずである。 While various exemplary embodiments of the invention have been disclosed in the foregoing description, those skilled in the art will make various modifications that achieve some of the advantages of the invention without departing from the true scope of the invention. It should be clear that it can be done.
Claims (14)
(a)該ヒトの視野内の盲のゾーンを突き止めて画定するための手段であって、該盲のゾーンは、現在のところ盲である該網膜の領域上にある、手段と、
(b)主に該盲のゾーンに位置する治療領域を画定するための手段と、
(c)視覚刺激を該治療領域に提示するための手段と
を含む、システム。A system for treating the human visual system, including the retina, visual cortex and / or other neural cell structures,
(A) means for locating and defining a blind zone in the human visual field , the blind zone being on a region of the retina that is currently blind ;
(B) means for defining a treatment region located primarily in the blind zone;
(C) a visual stimulus and means for presenting to the treatment area, the system.
複数の別々に作動可能な場所を有し、それぞれの場所が該ヒトの視野の異なる部分を標的とするように光刺激を放つように適合されている発光モジュールと、
該ヒトの入力視野地図に基づいて作動可能場所を繰り返し選択しかつ作動するように適合されているプロセッサモジュールであって、該作動可能場所の大部分が該視野の盲の領域を標的とするように選択され、該盲の領域は、現在のところ盲である該ヒトの網膜の領域上にある、プロセッサモジュールと
を含む、装置。A device for treating a human visual defect,
A light emitting module having a plurality of separately operable locations, each location adapted to emit a light stimulus so as to target a different part of the human visual field;
A processor module adapted to repeatedly select and operate an operable location based on the human input visual field map, such that a majority of the operational location targets a blind region of the visual field. A processor module , wherein the blind region is on a region of the human retina that is currently blind .
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