JP5498375B2 - 視野検査システム、視野検査装置の駆動方法、コンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体およびプロセッサ - Google Patents

Description

本発明は、視野検査システム、視野検査装置の駆動方法、コンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体およびプロセッサに関する。本発明は、特に子供の視野の検査に適したものに関する。

視野欠損の検出は、脳視覚障害、脳腫瘍および高い頭蓋内圧を持つ子供たちの処置において重要である。また、てんかんのために「ビガバトリン」を摂取している子供の視野の変化を測定する信頼かつ高精度な方法に対する要求もある。しかし、残念ながら、既存の視野検査方法のほとんどは子供に適したものではない。子供は、視野検査に関して大人とは異なる要求と必要条件とを有する。なぜなら、従来の方法による検査において、指示を理解したり、適切な応答を示すという能力が乏しいからである。子供はまた、従来の検査方法の意味を十分に理解せず、また集中できる時間が短いために、検査に協力したがらない。

大人の場合、最も標準的な視野検査の方法の信頼度は、検査の間に指示されたことを理解する能力に依存する。検査の間の２つの主要な指示は、中央の視標に視点固定（fixate）することと、視野の中に光刺激を見つけたときに、例えばボタンを押下することにより合図をすることである。視野の中に刺激があるときに中央の視標に視点固定(fixation)し続けることは、その刺激について自然に反応しないよう意識的な努力が必要である。それによって、中央の視標へ視点固定できなくなることを防いでいる。このことは、子供達、特に、視野内の光の刺激によって引き起こされる自然な眼球の反応を抑制する５歳に満たない子供にとって非常に難しいことである。

そのような問題点の観点から、様々なグループが、子供の視野検査のより良い方法を模索してきた。視野検査方法は、大別すると動的な方法と静的な方法とに分けられる。子供に適用される一般的な方法の中には、Quinn GE, Fea AM, Minguini N. "Visual fields in 4- to 10-year-old children using Goldmann and double-arc perimeters." J. Pediatr.Ophthalmol. Strabismus 1991 Nov-Dec; 28(6): 314-319.に記述された動的および二重弧視野検査がある。動的な視野検査方法は、検査者に多少の規制と動きやすさを与え、それにより、子供や慣れた者に順応性の利点を与えている。しかし、問題となる点は、検査の間、中央の視標に視点固定し続けることについて、子供に協力してもらう必要があることである。また、他の問題点は、検査結果が検査者の技術や知識に依存することであり、それは、連続的な比較研究のための定量的なデータの提供に利用ができないことを意味する。

一方、Humphrey Visual Field Analyzerのような視野計を用いる自動的な静的視野計測（以下、「ＡＳＰ」と言う。）は、連続的な比較研究のための定量的なデータの測定を行うことができる。しかし、依然として中央の視標に視点固定し続けることを子供に要求する。

２つのグループは、子供に適した試みとして「Octopus 2000R視野計」を使用してＡＳＰ検査を改良した。"Feasibility of automated visual field examination in children between five and eight years of age"という項目において述べられているBr. J. Ophthalmol. 1996 Jun; 80(6): 515-518, Safran et al において、Safran氏らは、進歩的な習熟性と”２レベル”の手順(strategy)のために導入された優れたデザインのプログラムを利用した。平均の検査時間は、５歳の子供で片目当たり１３分、８歳の子供で片目当たり７分であった。そのような手順(strategy)は、８歳以上の子供に適していることが分かった。７歳以下の子供にとっては、事前の習熟段階が必要である。"Automated visual field examination in children aged five to eight years. Part I: Experimental validation of a testing procedure." Vision Res. 1998 JuI; 38(14): 2203- 2210では、カスタマイズされたソフトウェア構成および中央の固視用視標として「小熊」を用いる視野計を使用したテスト検査を伴う極めてきめ細かい４または５の段階の手順が示されている。このような方法は、６歳以上の子供に適していることが分かった。これらの方法は両方とも偽陽性や偽陰性反応の検出のための検査を得られるというメリットを持っている一方、長く緻密なトレーニングや習熟段階は、忙しい臨床環境では現実的でない。

近年、ＬＣＤスクリーンを備えるパーソナルコンピュータを用いた新しい視野検査方法が子供に用いられている。例えば、Rarebit視野計やHigh Pass Resolution(ＨＰＲ)視野計である。Rarebit視野計は、活発に動く固視用視標を用いおり、視点固定をしやすくしている。被検者は、動く視点固定視標の中で認識したドットの数に応じたシングルクリックかダブルクリックによる応答を求められた。これは被検者の反応時間までのペースを合わせることができる動的な検査である。その結果、全体のプロセスを管理している感じを強く与えることになる。検査の時間は、必要とされる情報の種類や１分未満から５分までの範囲のタイプによって変えることができる。Rarebit視野計は、コンピュータゲームのようで子供たちに人気がある。他の利点としては、ヘッドレストやボウルを利用しないことが子供達にとって適している。Rarebit視野計のデメリットとしては、信頼性を低下させる高い偽陽性の回答率である。さらに、被検者は、的確に反応する高度な運動神経能力を相当有している必要がある。

High Pass Resolution(ＨＰＲ)視野計は、パーソナルコンピュータ、モニタおよび高い空間周波数でフィルタされた異なるサイズのターゲットに形成されたリングを利用する。これは、Rarebit視野計のように、子供達にとって楽しいゲームのようで人気がある。検査時間は５分であり、５歳以上の子供に適していることが分かった。ＨＰＲ視野計は、Rarebit視野計のように、ヘッドレストを使用せず、また検査のペースを被検者の現在の反応時間に合わせられる。しかし、ＨＰＲ視野計のデメリットは、検査の間、中央の視標に視点固定し続ける必要がある点である。

上記の全ての視野検査方法は、被検者の主観的な反応に依存する。視野を測定する客観的な方法は、multifocal-Visual Evoked Potential(ｍ−ＶＥＰ）である。これは、電極を頭皮に置くこと、および光かパターンの刺激が現れた後の後頭皮質から網膜まで電気的活動を記録することを伴う。このことは、被検者にとって最小限の協力で済むことになる。その結果、この検査方法は、子供達に非常に適している。ｍ−ＶＥＰでの１つの目の検査時間は、４分である。しかしながら、ｍ−ＶＥＰには固有の欠点がある。すなわち、視野応答の皮質マッピングを作り出す後頭皮質のひだについて、ほとんど較正不可能な個人間での解剖学的変異があることである。また、被検者は、検査の間、中央の視標に視点固定し続ける必要がある。子供達にとってより重要なことは、検査の間、後頭部イニオンにまたがった２極の電極とともに被検者の動きが制限されることである。全ての子供達がそのような装置に耐えられるとは限らない。

ＡＳＰは、成人に好まれる視野評価法である。しかし、９歳未満の子供達にはあまり信頼されていない。ＡＳＰを子供達に適用するための研究努力は、現在の成人による視野検査技術の子供達への実現可能性の研究に的が絞られていた。SITA FastやTOPのように、検査時間を短縮するアルゴリズム設計の開発に続き、これらの技術を子供達へ適用する研究が行われた。しかし、信頼できる結果を得ることができる最も若い年齢は、いまだ７歳から８歳である。詳細な技術のためのトレーニングや熟知の手順は、信頼性を改良する手段として考えられている。そして、これらは若干の成果が現れている。しかしながら、これはまだＡＳＰを子供達に適用する際の基本的な問題に対応していない。

米国特許第５４５９５３６号に開示される自動視野検査システムでは、患者の視野を検査できる。このシステムでは、患者の頭が非常に制限された位置に拘束されることを必要とする。米国特許第４０５９３４８号には別の視野検査システムが開示されているが、このシステムでも患者の頭が固定された位置に保持されなければならない。いずれの例でも、患者の頭の移動を厳しく制限するという必要条件は、子供達用には適さないシステムとなる。

布川氏らが提案する衝動性眼球運動を使用する視野検査方法が、"Development of an Objective Automatic Perimetry Using Saccadic Eye Movement", International Congress Series 1282 (2005) 585-589、および"The Influence of Fixation on New Visual Field Measurement Using Saccadic Eye Movement", International Congress Series 1282 (2005) 674-687に開示されている。この方法は、利用者に視覚的な刺激を提示し、その刺激に反応する患者の目の動きを追尾することに取り組んでいる。目の追尾は、ケンブリッジ・リサーチ・システムの「Eyetracker Toolbox」において用いられている。これには、「EyeLock（登録商標）」ヘッドレストに固定されたビデオによる目の追尾モジュールが設けられている。使用中、eye trackerが目の動きを追尾できるように、患者はヘッドレストの上に頭を置かなければならない。視野測定のために患者の目の動きを使うことが重要な利点となる一方、学習障害を持った子供や人にとって、頭の動きが制限されることは問題が多い場合もある。

英国特許第２０９６７９１号では、患者が不可欠なスクリーンを持つヘルメットを頭に被った状態で視野を決定するシステムが開示されている。患者の視野を検査するため、様々な形が、患者の目から一定の距離にあるスクリーン上の異なった位置に表示される。国際公開第９９／２２６３８号では、目の動きを追尾するシステムに接続されたゴーグルを使用し、目の動きを追尾することによって患者の視野を検査するシステムが開示されている。これらのシステムでは、患者は、ある程度、頭を移動することが許される一方、学習障害を持った子供や人にとって、彼らの頭に測定のための用具を装着することは問題が多い場合もある。

本発明の一態様によれば、視覚刺激を表示する表示部と、患者にどのような追跡装備の装着も必要とせず、前記患者の凝視（gaze）の位置および目の３次元上での位置を決定するため、前記患者の少なくとも片目の動きを追跡する視点追跡部と、前記視点追跡部により追跡された前記患者の目の３次元上での位置と、検査される視野の位置と、に応じて前記表示部上の前記視覚刺激の位置を変更する手段と、前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変更と、目の動きの追跡結果と、を利用する手段と、を備えたことを特徴とする視野検査システムが提供される。

患者に対して追跡装備の装着を必要とすることなく様々な頭の位置における広範囲にわたる眼球運動を追跡できる視点追跡部を用いることは、患者に動く自由を与えることができる。同時に、患者の目の３次元位置を追跡することにより、検査精度を保証することができる。したがって、検査の信頼性を高いレベルで保証しつつ、患者の安心感や検査に対する適合性を大幅に向上することができる。このことは、幼い子供の視野検査を行う上で不可欠なことである。視野検査は、例えば緑内障のような様々な症状の初期の兆候を見つけることができ非常に有用である。

このシステムは、視覚刺激が一定の角直径の大きさで示されるよう、患者の目の３次元位置および検査対象の視野の位置に応じて、表示される視覚刺激の大きさを変える手段を更に備えている。

このシステムは、視覚刺激が一定の角度の形状で示されるよう、表示部のスクリーンおよび検査対象の視野の位置に関連した患者の目の３次元位置に応じ、表示される視覚刺激の形状を変える手段を更に備えている。

好ましくは、視点追跡部は、１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ、例えば、２０ｃｍ×１０ｃｍ×２０ｃｍ（水平方向×垂直方向×視点追跡部から距離）から成る最小限のヘッドポジションの許容範囲を有する。

好ましくは、視点追跡部は、視点追跡に比例する各々の目の空間内での３次元位置の計算のためのデータを提供する。

好ましくは、視点追跡部は、Tobii Technologyによって提供されるIntegration Eye Tracking Componentを含む、もしくはこれによって構成される。

このシステムは、最初の刺激を示し、この最初の刺激についての凝視データを取り込み、２番目の刺激を示し、そして、患者がその２番目の刺激を見たかどうかを検査するものに適用してもよい。

患者が２番目の刺激を見たかどうかを決定するテストは、患者の目が最初の刺激と２番目の刺激との間の線に関連したベクトル方向とともに動いた方向を比較することを含んでいてもよい。そのベクトル方向が予め定義された範囲内で本質的に同じまたは同じである場合、患者が２番目を刺激を見ることができたと仮定される。この場合、検査は、最初の視点固定点と２番目の視点固定点との間の角距離と最初の刺激と２番目の刺激との角距離とを比較することを含むこともある。これらの角距離が予め定義された範囲内で同じまたは同じである場合、患者が２番目の刺激を見ていると仮定される。

このシステムは、視力、色覚、コントラスト感度および色コントラスト感度の少なくとも１つを測定するために動作可能である。この目的を達成するため、手段は、視力を検査するため、２つの刺激の距離を変えるため、および／または、色の検査のために示される刺激の色を変えるため、および／または、コントラスト感度を検査するため刺激のコントラストを変えるために提供される。

本発明の他の一態様によれば、表示部上に視覚刺激を表示し、視点追跡部から、患者の目の３次元上での位置の情報を受信し、前記視点追跡部により追跡された前記患者の目の３次元上の位置と、検査される視野の位置と、に応じて前記表示部上の前記視覚刺激の位置を変更し、前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変化と、前記視覚刺激の位置の変化に反応する目の動きの追跡結果と、を利用する、コードもしくは指示を備えたことを特徴とするコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサが提供される。

このコンピュータプログラム／情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体／プロセッサは、表示部上の視覚刺激の位置の再配置および患者が視覚刺激の新しい位置を見ているか否かを決定するため、視点追跡の情報の利用に適用してもよい。

このコンピュータプログラム／情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体／プロセッサは、１番目の視覚刺激を表し、この１番目の視覚刺激についての凝視データを取り込み、２番目の視覚刺激を示し、そして、患者がその２番目の視覚刺激を見たかどうかを検査するのに適用してもよい。

患者が２番目の刺激を見たかどうかを判断することは、患者の目が最初の刺激と２番目の刺激との間の線に関連したベクトル方向とともに動いた方向を比較することを含んでいてもよい。そのベクトル方向が予め定義された範囲内で本質的に同じまたは同じである場合、患者が２番目を刺激を見ることができたと仮定される。この場合、検査は、最初の視点固定点と２番目の視点固定点との間の角距離と最初の刺激と２番目の刺激との角距離とを比較することを含むこともある。これらの角距離が予め定義された範囲内で同じまたは同じである場合、患者が２番目の刺激を見ていると仮定される。

このコンピュータプログラム／情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体／プロセッサは、１番目の視覚刺激が表示され、消去されてから２番目の視覚刺激が表示されるまでの時間および視覚刺激の変化についての患者の反応時間を測定するために適用されてもよい。そして、この時間情報は、少なくとも、患者が視覚刺激に反応しているかどうかを識別するために使用される。

本発明の他の一態様によれば、視覚刺激を表示する表示部と、患者にどのような追跡装備の装着も必要とせず、前記患者の目の３次元上での位置を決定するため、前記患者の少なくとも片目の動きを追跡する視点追跡部と、前記表示部上の前記視覚刺激の位置を変更する手段と、変更した後の前記視覚刺激の前記表示部上の位置と、前記患者の目の３次元上の位置と、を利用して、前記位置を変更した後の視覚刺激に対応する視野の位置を決定する手段と、前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変更と、前記視覚刺激の位置の変更に対して反応する目の動きの追跡結果と、を利用する手段と、を備えたことを特徴とする視野検査システムが提供される。

本発明の他の一態様によれば、視覚刺激を表示する表示部と、前記視覚刺激の変化を引き起こす手段と、患者の目の動きを追跡する視点追跡部と、前記視覚刺激の変化および前記患者の視野を評価する目の動きのどのような追跡結果も監視する手段とを備え、前記視覚刺激の変化を引き起こす手段は、２以上の視覚刺激の位置、２以上の視覚刺激の色、２以上の視覚刺激のコントラストを別々にあるいは同時に操作可能となっている、ことを特徴とする視野検査システムが提供される。このようにして、複数の異なる種類の目の検査を行うための簡単かつ効果的なシステムが提供される。

視力を検査できる範囲において、視覚刺激は２以上表示されてもよく、また、視覚刺激の変化を引き起こす手段は、視覚刺激の感覚を変えるようにしてもよい。

本発明の種々の側面は、一例として、添付の図面の参照によって以下に説明される。
視野検査システムの一例を説明する構成図である。 表示された視覚刺激の位置におけるテストスクリーンからの距離の影響を示す図である。 表示された視覚刺激のサイズにおけるテストスクリーンからの距離の影響を示す図である。 （ａ）は、視野角に応じた方向の偏りを示す図、（ｂ）は、視野角に応じた角距離の偏りを示す図である。 視野検査の工程を説明するフローチャートである。 視点固定の変化の特性検査のためのサブルーチンを説明するフローチャートである。

図１は、周辺視野の検査を行うための視野検査システム１０を示す。この視野検査システム１０は、通常、円形の刺激である視覚刺激１４を表示する表示部１２を備えるプロセッサ１１、および患者の視野の周辺で視覚刺激１４が表示されるとき、衝動性眼球運動を追跡する視点追跡部１６を有するパーソナルコンピュータを備えている。プロセッサに含まれているのは、患者が視覚刺激を見ているか否かを判断するために、表示部上の視覚刺激の表示を制御するとともに、この既知の位置および視点追跡部からの情報を使用するためのソフトウェアである。患者、一般的には子供に必要である唯一の課題は、患者が視覚刺激を見ているとき、興味のある視覚刺激１４に視点固定するための自然な反応を続けることである。衝動性眼球運動をモニターすることによって、このシステムは、目の凝視位置の変化を検出することができる。衝動的な凝視の運動のベクトルは、患者が視覚刺激１４を認識したか否かを示す。視覚刺激１４の表示と子供の反応との時間間隔は、衝動性眼球運動が周辺の視覚刺激１４に対する反応であることを確認するのに使用することもできる。

頭の位置の広範囲（理想的には２０×１０×２０ｃｍの範囲）での目の動きを追跡でき、目の追跡に関連するいずれかの目の空間における３次元位置の計算のためのデータを提供でき、その一方、患者に対しどんな形式のヘッドマウント設備を装着することや、頭の位置の固定を要求しないものであれば、どのような適切な視点追跡部も使用することができる。好ましい例としては、Tobiiによって提供された視点追跡システムが使用される。これは、３０×１５×２０ｃｍのヘッドポジションの許容値をもち、カメラの視野内において視点追跡装置から子供の目の位置までの距離を検出することができ、その結果、現在の視点固定点からの目の３次元位置の計算を考慮することができる。これは、どのような特別な視野角度を評価するため、視覚刺激がどこに表示されることになるかを計算するために不可欠である。この装置は、位置の校正を必要としないので、子供は検出範囲内で自由に動き回ることができる。また、この装置は、良好な凝視データの精度およびリアルタイムで目の非常に速い動きを検出する能力を提供し、そして、いかなる装置も患者の頭に装着することを必要としない。つまり、これは、頭の動きの自由を認めることである。そして、それは子供達にとって明確なメリットとなる。しかも、この視点追跡部は、可動部を全くもっておらず、そして、非常に目立たないものである。これは、気が散りやすい子供達にとって重要なことである。

評価される特定の視野位置の適切な画面位置の計算を許容するために、表示部のスクリーンに関連するそれぞれの目の３次元空間での位置は把握されていなければならない。Tobiiの視点追跡部は、視点追跡カメラから各々の目の距離およびこのカメラの視野内での各々の目の位置を与えるリアルタイムのデータを提供する。これは、表示部のスクリーン上の任意のポイントに関連する各々の目の３次元位置のリアルタイムの計算を提供し、そして、評価されるどんな時でも、そしてどんな特定の視野のためにでも、スクリーン上に表示される視覚刺激の正しいサイズと位置を決定する方法を提供する。

図２は、評価される視野のためのスクリーン位置が、表示部に関連する被検査者の目の３次元位置にどのように依存しているかを明らかにしている。図２では、（ａ）、（ｂ）２つの例として、角度θで患者の視野の検査を可能とする例を示している。各例において角度θは変わらないものの、第２の視覚刺激の位置がスクリーンに対する患者の目の位置に応じて異なっている。したがって、特定の角度における患者の視野の正確な測定のためには、各々の目の３次元位置を慎重に監視しなければならない。そのため、視覚刺激は配置され、検査対象となる患者の視野に正確に関連付けられる。

患者の目の位置に応じて視覚刺激の位置を変化させることと同様に、スクリーンに表示される視覚刺激の実際のサイズもスクリーンから被検者の目までの距離に応じて変化させる必要がある。これは、視覚刺激の角度を、検査の間、全ての視野ポイントで一定にしておかなければならないためである。したがって、図３に示すように、視覚刺激のサイズも被検者の目の位置に応じて変更される。

また、必要に応じ、システムは、視野ポイントを検査するために表示された視覚刺激が検査の終わりまで患者の真正面にないかもしれないということを考慮して適合させたり、視覚刺激が一定の角度で表示されるように、表示部のスクリーンに対する患者の目や検査対象となる視野ポイントの３次元位置に応じ、表示された視覚刺激の形を変化させたりするようにしてもよい。例えば、視覚刺激が円形で表示部のスクリーンが平坦であり、視覚刺激が患者の真正面にない場合、その角度から見て円形に認識されるように、スクリーン上に表示される視覚刺激の形は、実際には楕円形になる可能性がある。

被検者の目の凝視の反応は、被検者の視野の異なる位置に対応して、表示部のスクリーン１２上の異なる位置に視覚刺激１４が表示されたときに監視される。アルゴリズムは、被検者が、凝視の移動における方向および長さ、その移動のタイミングに基づく新しい視覚刺激を見ることができたかどうかを決定するために用いられる。被検者が周辺視野内に何かを見る場合、自然な反応が凝視となる。ポイントが見られない場合、凝視位置または凝視の動作の検出における変化にはならない。このアルゴリズムは、リアルタイムで自動的に、新しい視野位置での視覚刺激の表示に即座に反応するどのような視点固定の変化の方向および角度の長さやどのような視点固定の変化のタイミングに基づくこれらの反応を区別する。視点固定点のベクトル変化は、被検者が視覚刺激を見ることができたかどうかを決めるため、スクリーンの位置における視覚刺激のベクトル変化と直接比較される。

実際には、視点固定の変化が視覚刺激の表示に関連していても、視点固定点におけるベクトル変化とスクリーンの位置における視覚刺激のベクトル変化との間には自然な変化がある。したがって、視覚刺激が「目に見えない」とみなされる前に、どれだけの変化を許容できるかを知ることは重要である。これに対応するため、この決定をするように設計されたアルゴリズムの中で使用されたパラメータは、多くの被検者から集められたデータに基づいているとともに、評価される視野角のサイズに依存している。比較される２つのベクトルの方向および角度の限界の例が図４に示されている。

図５は、視野検査方法におけるステップを示している。実際には、この方法は、プロセッサやパーソナルコンピュータで動作するコンピュータプログラムを用いて実行される。必ずしも必要ではないが、通常、患者の各々の目は別々に測定され、その結果が平均される。検査の始めでは、患者に中央位置へ視点固定させるよう、視覚刺激１４がスクリーン１２の中央に表示される。視覚刺激１４が表示されているとき、視点追跡部１６は、患者が本当に視覚刺激１４を凝視しているか確かめるため、目の凝視データを取り込む。患者が正確な位置で視点固定していないことを凝視データが示している場合、さらに凝視データが取り込まれる。この処理は、患者が中央の視覚刺激１４を見ていることをシステムが確認するまで繰り返される。必要であれば、注意を引き付けるアニメーションを使用することもできる。

患者が初めて中央の視覚刺激１４に視点固定したことをシステムが決定した後、次の視覚刺激の位置よおび大きさが計算される。次の視覚刺激の位置は、視点追跡部を用いてリアルタイムに計算される現在の視点固定点（この場合、中央の視覚刺激）から被検者の目までの距離と、検査対象となる被検者の視野におけるポイントとを用いて計算される。図２に示されるように、そのスクリーン上の位置は、患者の視点固定点からの測定された距離に依存して変化する。詳細な検査のために、評価されるいくつかの異なる視野点がある。通常、選択されたポイントが評価される順番は無作為となる。一旦、次の視覚刺激の位置が決定されると、現在の視覚刺激は消去され、次の視覚刺激が新しい位置に表示される。この視覚刺激が表示されるとき、タイマーが始動する。タイマーは、バックグラウンドで動作し、カウントダウンを行う。表示された視覚刺激がこの時間内に「見えた」として検出されない場合、その視覚刺激は「見えない」として分類される。通常、この時間は、予め定義した限度、例えば１秒にセットされている。

次に、凝視データが取り込まれる。Tobiiの追跡装置については、約２０ミリ秒おきにこの取り込みが行われる。この取り込まれたデータは、視点固定点の変化があったかどうかを決定するために使用される。可能であれば、次の凝視データの点は、さらに視点固定点の変化があったかどうかを決定するために使用される。これを変化が見つけられなくなるまで続ける。このように、被検者の目の動きが終了に向かうと、視点固定点を見つけることができる。凝視データのポイントに視点固定の変化がなく、先の凝視データの点が視点固定における変化を示していた場合、被検者の視点固定の変化が終了したことを示す。一旦、変化が検出されると、視点固定の変化の特性は、現在の視点固定の変化が新しい視覚刺激の位置に関連しているのかを確認するためにテストされる。

図６は、視点固定の変化の特性をテストするためのステップを示している。まず第１に、視点固定の変化の特性は、最初の視覚刺激から新しい視覚刺激までのベクトルと比べ、視点固定の変化の方向が正しいかどうかを確認するために用いられる。正しくなければ、その視点固定は新しい視覚刺激とは関係ないことが分かる。そして、システムは図５に示す凝視データの取得のステップに戻る。正しい場合、その視点固定のデータおよび３次元の目の位置のデータは、第１の視点固定点と第２の視点固定点との間の角距離を決定するために使用される。この角距離が、第１の視覚刺激と第２の視覚刺激との間の既知の角距離と異なっている場合、その視点固定は新しい視覚刺激とは関係ないことが分かる。そして、システムは図５に示す凝視データの取得のステップに戻る。一方、この角距離が、第１の視覚刺激と第２の視覚刺激との間の角距離と一致している場合、その視点固定は表示された視覚刺激と関係すると判断される。

図５に戻り、次の視覚刺激が見つけられたとして識別されると、これが記録される。その後、視覚刺激のタイマーは停止され、リセットされる。全てのポイントが検査されていない場合、検査は、新しい視野のポイントで再び実行される。そうでない場合、検査は終了となる。

本発明によって取り込まれたデータを利用して、患者が固定された位置にいることなくＡＳＰを実行することが可能である。子供達にとっては、これは非常に重要な技術的利点となる。このシステムは、屋外や屋内、または運転状況のように再現された「実際の世界」の環境内で周辺の視覚刺激への人の反応の評価を行うために用いることもできる。これは、異なる病状によって影響を受ける彼らの反応において役立つものである。

上記説明されたこの方法において、検査対象の視野の位置は選択され、視覚刺激の表示部上での位置は、３次元上での患者の目の位置に応じて計算される。他の具体例としては、視覚刺激が表示部の上において多くの選択された位置の一つとして配置され、そして、この位置に関連した視野位置が、患者の目の３次元位置を用いて計算されたものでもよい。

表示される周辺の視覚刺激は、一般に、例えば円形や円盤のように全ての患者にとって同じタイプとなる。しかしながら、子供達にとって検査の興味を維持するために、視覚刺激は、一旦、オリジナルの周辺の視覚刺激が「見える」として検出されたならば、彼らの発育年齢に適した興味のあるオーディオ−ビジュアルアニメーションに変更される。例えば、人の顔は、乳児にとって視覚刺激の視点固定に効果的であり、また、マンガのキャラクタは、幼い子供のために利用可能である。これは、要求された視野刺激の特性を変更することなく、検査を受ける子供達に動機づけを与えるとともに、順守率の向上につながる。この検査は、スクリーンにそらされた子供の注意を引き付けるために音やビデオによっていつでも中断することができる。

本発明で具体化されたこの方法は、子供からどのような協力や理解も必要としない。さらに、子供は、どのような課題やどのような主観的な反応も学習することを要求されない。これは、警戒心の必要性や、子供側において検査方法の忍耐力や理解の必要性を取り除くことになる。そのうえ、子供からの主観的な反応がなくなることは、偽陽性や偽陰性のエラーを除去する。これにより、検査の信頼性を向上させる。さらに、子供の頭の動きはどのような方法でも制限されない。また、このシステムは、子供とのどのような身体的接触を要求しないため、快適なものとなる。さらなる利点は、静止している中央の固視用視標に視点固定し続ける必要がないことである。

視野の検査と同様に、図１に示すシステムは、子供達、大人の両方にとって、多くの他の視力検査、例えば、視力、色覚、コントラスト感度および色コントラスト感度の検査に利用可能である。視力は、空間で分離された２つの視覚刺激を区別する能力であり、色覚は、２つの異なる色を区別する能力である。コントラスト感度は、灰色の色合いまたは色の色相の違いを識別する能力である。

子供達のために使用されていた従来の方法は、絵札を与えている間に子供の凝視の方向を観察する熟練した視能訓練士に依存している。使用される技術は、「選好注視法」と呼ばれる。この絵札は、絵がカードの上半分か下半分かに配置されるようデザインされている。この絵のデザインは、彼らの解像度限界のときに、絵が子供の視点から消えるように見えることから、光学的に消えるタイプのものとなっている。子供の視力が十分によい場合は絵を見ることができ、彼らは絵の方向に凝視することになる。そうでない場合、絵は背景と融合され、子供の目に見えなくなる。この状況では絵を見ることができないので、子供はその絵を見ることができない。従来の技術に関する問題は、子供の凝視の方向を観察する熟練した視能訓練士に依存していることである。これは、正確に凝視の方向の変化を検出することを難しくしている。

視点追跡は、より正確かつ信頼性高く試験指標に向かう凝視の方向の変化を検出する可能性がある。図１に示す構成を使用して、被検者が絵を見ることができるかどうかを検出するため、光学的に消える視標を示すことおよび視点追跡を用いることで、これを行うことができる。一方、視力とコントラスト感度のレベルが変わる動かない絵をスクリーン上に表示することができる。同様に、色覚異常を検査するために異なった色のイメージを表示することができる。どのような場合でも、絵は、被検者の凝視点から離れて表示され、目の動きが追跡される。被検者がその絵を見るなら、彼らがそれを見ることができたと結論づけることができる。また、絵を見なかった場合、彼らがそれを見ることができなかったと結論づけることができる。この検査は、被検者の反応に基づき進んでいく。つまり、絵を見られた場合、示される次の絵は、視力、コントラスト感度のより困難なレベルとなり、色覚テストのより困難なレベルとなる。これは、被検者の視力またはコントラスト感度のレベルに達するまで、または特定の色覚異常試験が行われるまで繰り返される。この場合、検査を制御するソフトウェアは、一つのポイントからもう一つのポイントまで視点固定を変える評価を行うことより、被検者が絵を見ることを認識することを単に要求するものであるから、より単純ではあるものの、視野検査に使用されるものと同様である。

なお、当業者であれば、上記説明された構成の変化が本発明から離れることなく実現できることを認識できるものである。例えば、本発明は、子供の視野の検査に適用される場合を説明したが、学習障害児や高齢者の視野の検査に適用することもできる。さらに、本発明は、従来のフラットスクリーンモニタを用いる場合を説明したが、他のスクリーン、例えば曲がったスクリーンを用いる場合でも適用可能である。これは、視野検査の範囲を拡張することができる。したがって、特定の具体例である上記説明に本発明は限定されるものではない。また、著しい変更を行うことなく多少の修正が記述した実施形態に構成されることは当業者にとって明らかである。

Claims (24)

1. 視覚刺激を表示する表示部と、
   患者にどのような追跡装備の装着も必要とせず、前記患者の目の３次元上での位置を決定するため、前記患者の少なくとも片目の動きを追跡する視点追跡部と、
   前記視点追跡部により追跡された前記患者の目の３次元上での位置と、検査される視野の位置と、に応じて前記表示部上の前記視覚刺激の位置を変更する手段と、
   前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変更と、目の動きの追跡結果と、を利用する手段と、
   を備えたことを特徴とする視野検査システム。
2. 検査の間、前記視覚刺激が一定の角直径となるように、前記患者の目の３次元上での位置および検査される視野の位置に応じて、表示される前記視覚刺激の大きさを変更する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の視野検査システム。
3. 前記視覚刺激が一定の角度の形状で示されるように、前記表示部に対する前記患者の目の３次元上での位置および検査される視野の位置に応じて、表示される前記視覚刺激の形状を変更する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の視野検査システム。
4. １番目の視覚刺激を表示し、前記１番目の視覚刺激に対する凝視データを取り込み、２番目の視覚刺激を表示し、前記患者が前記２番目の視覚刺激を凝視しているかどうかを検査するよう構成されたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の視野検査システム。
5. 前記患者が前記２番目の視覚刺激を見たかどうかの検査として、前記２番目の視覚刺激が表示された後の前記患者の目の動きの方向の測定を含む検査を行うこと、および、前記方向と、前記１番目の視覚刺激と前記２番目の視覚刺激とを結ぶ線のベクトルの方向と、の比較を行うことを特徴とする請求項４記載の視野検査システム。
6. 前記患者が前記第２の視覚刺激を見たかどうかの検査として、第１の視点固定点と第２の視点固定点との角距離の決定、および、前記角距離と、前記１番目の視覚刺激と前記２番目の視覚刺激との角距離と、の比較を含む検査を行うことを特徴とする請求項４または５記載の視野検査システム。
7. 視力、色覚、コントラスト感度および色コントラスト感度のうち少なくとも一つの検査を行うことができることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の視野検査システム。
8. 前記表示部は曲面を有することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の視野検査システム。
9. 前記視点追跡部は、頭の位置の許容範囲として、１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ（水平方向×垂直方向×視点追跡部からの距離）以上を有することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の視野検査システム。
10. 前記視点追跡部は、頭の位置の許容範囲として、２０ｃｍ×１０ｃｍ×２０ｃｍ（水平方向×垂直方向×視点追跡部からの距離）以上を有することを特徴とする請求項９記載の視野検査システム。
11. スクリーン上に視覚刺激を表示する工程、
    患者にどのような追跡装備の装着も必要とせず、凝視点およびその３次元上での位置を決定するため、患者の少なくとも片目の動きを視点追跡部を用いて追跡する工程、
    前記追跡された３次元上の位置と、検査される視野の位置と、に応じて表示部上の前記視覚刺激の位置を変更する工程、
    前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変更と、その位置の変更に反応する目の動きの追跡結果と、を利用する工程、
    上記各工程を実行するプロセッサを備えたことを特徴とする視野検査装置の作動方法。
    
12. 表示部上に視覚刺激を表示し、
    視点追跡部から、患者の目の３次元上での位置の情報を受信し、
    前記視点追跡部により追跡された前記患者の目の３次元上の位置と、検査される視野の位置と、に応じて前記表示部上の前記視覚刺激の位置を変更し、
    前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変化と、前記視覚刺激の位置の変化に反応する目の動きの追跡結果と、を利用する、
    コードもしくは指示を備えたことを特徴とするコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
13. 検査の間、前記視覚刺激が一定の角度となるように、前記患者の目の３次元上での位置および検査される視野の位置に応じて、表示される前記視覚刺激の大きさを変更するよう構成されたことを特徴とする請求項１２記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
14. 前記スクリーン上の前記視覚刺激の位置を再配置および前記患者が前記視覚刺激の新しい位置を見ているかどうかを決定するため視点追跡の情報を使用するよう構成されたことを特徴とする請求項１２または１３記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
15. １番目の視覚刺激を表示し、前記１番目の視覚刺激について凝視データを取り込み、２番目の視覚刺激を表示し、そして、前記患者が前記２番目の視覚刺激を見たかどうかを検査するよう構成されたことを特徴とする請求項１２〜１４のうちいずれか１つに記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
16. 患者が前記２番目の視覚刺激を見たかどうかの測定として、前記患者の目の移動の方向を決定するために視点追跡の情報を利用することを含む測定を行うこと、および前記方向によるベクトルの方向と、前記１番目の視覚刺激と前記２番目の視覚刺激とを結ぶ線のベクトル方向とを比較することを特徴とする請求項１５記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
17. 前記患者が前記２番目の視覚刺激を見たかどうかの検査として、第１の視点固定点と第２の視点固定点との角距離の決定を含む検査を行うこと、および、前記角距離と、前記１番目の視覚刺激と前記２番目の視覚刺激との角距離との比較を行うことを特徴とする請求項１５または１６記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
18. １番目の視覚刺激の表示と、前記１番目の視覚刺激の消去と、２番目の視覚刺激の表示との間の時間を測定するとともに、視覚刺激の変化についての患者の反応時間を測定するよう構成されたことを特徴とする請求項１２〜１７のうちいずれか１つに記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
19. 前記コードもしくは前記指示は、
    視点固定の変化の方向と、前記１番目の視覚刺激から新しい視覚刺激へのベクトルの方向との比較、および、前記１番目の視点固定点と前記２番目の視点固定点との角距離と、前記１番目の視覚刺激と前記２番目の視覚刺激との角距離との比較により、前記患者が新しい位置での前記視覚刺激を見たかどうかの測定を行うよう構成されたことを特徴とする請求項１８記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
20. １番目の視覚刺激の表示と、前記１番目の視覚刺激の消去と、２番目の視覚刺激の表示との間の時間を測定するとともに、視覚刺激の変化についての患者の反応時間を測定し、前記患者が前記視覚刺激に反応しているかどうか識別するため、少なくともこれらの一部を使用するよう構成されたことを特徴とする請求項１２〜１９のうちいずれか１つに記載のコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。
21. 視覚刺激を表示する表示部と、
    患者にどのような追跡装備の装着も必要とせず、前記患者の目の３次元上での位置を決定するため、前記患者の少なくとも片目の動きを追跡する視点追跡部と、
    前記表示部上の前記視覚刺激の位置を変更する手段と、
    変更した後の前記視覚刺激の前記表示部上の位置と、前記患者の目の３次元上の位置と、を利用して、前記位置を変更した後の視覚刺激に対応する視野の位置を決定する手段と、
    前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の位置の変更と、前記視覚刺激の位置の変更に対して反応する目の動きの追跡結果と、を利用する手段と、
    を備えたことを特徴とする視野検査システム。
22. 視覚刺激を表示する表示部と、
    前記視覚刺激の変更を引き起こす手段と、
    患者の目の動きを追跡する視点追跡部と、
    前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の変更および目の動きの追跡結果のどのような対応も利用する手段とを備え、
    前記視覚刺激の変更を引き起こす手段は、別々にまたは同時に２以上の前記視覚刺激の位置、２以上の前記視覚刺激の色、２以上の前記視覚刺激のコントラストを変化させることを特徴とする視野検査システム。
23. ２つの視覚刺激が表示され、前記視覚刺激の変更を引き起こす手段は、前記２つの視覚刺激の間隔を変更することを特徴とする請求項２２記載の視野検査システム。
24. スクリーン上に視覚刺激を表示し、
    前記視覚刺激の変更を引き起こし、
    前記患者の視野を評価するため、前記視覚刺激の変更および目の動きの追跡結果のどのような対応も利用するコードもしくは指示を含むコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサであって、
    前記視覚刺激の変更を引き起こすための前記コードまたは前記指示は、背景または別の視覚刺激に関連して、別々にまたは同時に２以上の前記視覚刺激の位置、２以上の前記視覚刺激の色、２以上の前記視覚刺激のコントラストを変更することを特徴とするコンピュータプログラム、情報媒体もしくはコンピュータ読取可能媒体、もしくはプロセッサ。

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