JP6366510B2 - 視覚系の機能を評価するためのシステムの作動方法および装置 - Google Patents
視覚系の機能を評価するためのシステムの作動方法および装置 Download PDFInfo
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Description
ヒトの片眼または両眼の視野の特定の場所で、サッカード誘発刺激STSを検知する、周辺視野の能力
ヒトの片眼または両眼の視野の特定の場所で、サッカード誘発刺激STSによって誘発されるサッカードを実行することにより、標的を正確に捉える、ヒトの片眼または両眼の能力、および/または
ヒトの片眼または両眼の、円滑追跡誘発刺激SPTSによって誘発されている円滑追跡の精度
を評価することを含み、該評価が、
a)片眼または両眼が固視像FOpに正確に固定されている場合、すなわち、FOpがヒトの片眼または両眼の窩に配置されている場合にのみヒトが識別可能な、先行する固視像FOpに固定されている片眼または両眼に、提供されたSTSまたはSPTSにそれぞれ応じて、サッカードまたは円滑追跡を実行させ、
b)片眼または両眼が固視像FOに正確に固定されている場合、すなわち、FOがヒトの片眼または両眼の窩に配置されている場合にのみヒトが識別可能な固視像FOを、ヒトの片眼または両眼がサッカードの最後または円滑追跡中に固定されるべき場所に提供し、
c)FOの識別とも呼ばれる、FOを識別することをヒトに行わせ、
d)ヒトにFOの識別を報告させ、
e)報告されたFOの識別の正確性、ならびに
SPTSが用いられる場合、STSおよび/またはFOの提供時点、および
FOの識別の報告時点
を記録し、
f)STSが用いられる場合、STSまたはFOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を、および/または、SPTSが用いられる場合、FOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算する
ことによって、
識別の報告が誤っていること、またはないこと、および/または、
そのヒトに対応した人々にとって正常とみなされる遅延と比較して、または、ヒトの片眼または両眼の視野の他の場所に関する遅延と比較して、または、ヒトのより早い時期に取得された遅延と比較して、正確な識別の報告における遅延が延長していることが、
ヒトの片眼または両眼の視野の特定の場所にあるSTSを検知する、ヒトの片眼または両眼の能力、
STSによって誘発されるサッカードを実行することにより、標的を正確に捉える、ヒトの片眼または両眼の能力、
ヒトの、FOを識別する能力、
ヒトの片眼または両眼の、SPTSによって誘発されている円滑追跡の精度、および/または
ヒトの視覚系の機能
が異常であるか、および/または悪化したことを示すマーカーとなる。
a)少なくともサッカード誘発刺激STSまたは円滑追跡誘発刺激SPTSと、固視像FOを、特定された場所に提供することが可能な単一または複数のディスプレイと、
b)FOを識別するヒトが、データ処理ユニットに自身によるFOの識別を報告可能な報告手段と、
c)ソフトウェアを備えるデータ処理ユニットとを備え、このソフトウェアが少なくとも、
i)単一または複数のディスプレイ上で、少なくともSTSおよび/またはSPTS、ならびにFOを、特定された場所に提供し、
ii)FOの識別の報告の正確性を報告し、
iii)STSおよび/またはSPTS、ならびにFOを、特定の場所に提供する時点、および識別の報告時点を記録し、
iv)STSが用いられる場合、STSまたはFOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算し、および/または、SPTSが用いられる場合、FOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算する
ためのものであり、
STSおよび/またはSPTS、ならびに固視像FOsは、単一または複数のディスプレイに提供され、識別の時点および報告が登録され、期間は本発明の方法にしたがって計算される。
a)少なくともサッカード誘発刺激STSまたは円滑追跡誘発刺激SPTSと、固視像FOとを、特定された場所に提供することが可能な単一または複数のディスプレイと、
b)FOを識別するヒトが、データ処理ユニットに自身によるFOの識別を報告可能な報告手段と、
c)ソフトウェアを備えるデータ処理ユニットとを備え、このソフトウェアが少なくとも、
i)単一または複数のディスプレイ上で、少なくともSTSおよび/またはSPTS、ならびにFOを、特定された場所に提供し、
ii)報告されたFOの識別の正確性を記録し、
iii)STSおよび/またはSPTS、ならびにFOを、特定の場所に提供する時点、および識別の報告時点を記録し、
iv)STSが用いられる場合、少なくとも、STSの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算し、および/または、SPTSが用いられる場合、FOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算するためのものであり、
d)データ処理ユニットのソフトウェアは、本発明の方法のいずれかにしたがって、ヒトの片眼または両眼、および/または、眼球運動機能によって認識可能な視野の評価を実行する。
i)単一または複数のディスプレイ上で、少なくともサッカード誘発刺激STSおよび/または円滑追跡誘発刺激SPTS、ならびに固視像FOを特定された場所に提供し、
ii)ヒトの片眼または両眼による、報告されたFOの識別の正確性を記録し、
iii)STSおよび/またはSPTS、ならびにFOを、特定の場所に提供する時点、および識別の報告時点を記録し、
iv)STSまたはFOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算し、および/または、SPTSが用いられる場合、FOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算するための
手段を備える。
今日広く用いられている多くの視野計において、ヒトが固定した固視標を安定して固視しているかどうかを確認する1つの方法は、正常な眼球の盲点が存在する視野の場所に、検査刺激を与えることである。眼球の位置合わせが正しい場合、すなわち、眼球が固視標を固視している場合、ヒトは検査刺激を見ることができない。しかしながら、位置合わせが正しくない場合、検査刺激はもはや盲点の領域内に存在しないので、ヒトは閃光を見ることができ、ボタンを押して見たことを報告する。
ヒトの視覚系は、視覚探索を行うのに非常に効率的である。それゆえ本発明による検査を行う場合、ヒトは、同一の場所にあるFOに先行するサッカード誘発刺激STSを検知していなくても、驚くほど短い反応時間でFOを発見および報告する場合がある。通常の場合と同様に、異なる輝度値を用いてSTSの可視性を調べたい場合、先行するSTSを検知していないヒトに対して、FOの発見をより困難にしたい場合がある。これは、本発明によれば、STSの場所のすぐ近くに、視覚探索妨害固視像(FOvss)を挿入することによって行われ得る。FOvssはFOに似ており、注意深く観察することにより区別可能であるので、最初にSTSを検知することなく多くのFOvssからFOのみを視覚探索によって見つけることは困難となり、これは、STSの検知を用いてFOが見つけられている状況と比べて、FOの正しい識別の報告のための反応時間をより長くする。
視野の所定の場所の感度は、周辺視野の特定の場所に向けてこのシーケンスを繰り返し、異なる輝度値を有するサッカード誘発刺激(STSs)を提供することによって測定され得る。STSの輝度値が減少し、特定の視野の場所の検知の閾値に近づいている場合、刺激の検知のための期間は、閾値を明らかに上回る輝度値を有する刺激に比べて長くなる。STSの輝度が所定の視野の場所の閾値を下回る場合、STSはヒトには見えず、固視像(FO)の場所に関する事前の手がかりがない。これはFOの発見および識別のための反応時間を増やし、特定された輝度のSTSの検知のための閾値を示す。
窩のコントラスト感度は、FOパターンの明度を弱めることによって測定され得る。FOパターンの可視性に関する閾値は、識別FOの正しい報告のための反応時間が増えたときに検知され得る。
STSの提供から、例えば正しいボタンを押すことによる、FO2の識別の正確な報告までの期間(確認された視覚探索反応時間VVS−RT)は、視覚系および脳の様々な領域によって制御され、個人差があるいくつかの段階へと分割され得る。
(1)視野の特定の場所におけるSTSの検知のための期間は、その特定のSTSに対する対応する網膜の場所の感度(例えば、大きさ、継続時間、波長成分による)、および、周辺輝度に対する網膜の適応状態に依存する。時間積分およびプルフリッヒ効果の影響は、上述されている。STSが網膜の閾値よりも明るい場合、神経刺激は神経路を通って脳の視覚領域に伝わる。この期間は、上述のパラメータが一定に維持されている場合、個人間の差はあまりない。
(2)眼球がFOを固視している場合の、周辺STSに対するサッカードの開始および実行のための期間は、脳幹および小脳で制御され、個人間の差はほとんどない。
(3)補正サッカードを作り出すための期間:10度を超える振幅で周辺刺激に行われるサッカードは、しばしば、標的の約10%手前まで到達し、短い待ち時間(約150ms)の後、窩を標的に正確に位置付けるための補正サッカードが続くが、本発明においてこれはFO2によって置き換えられ得る。10度を下回る振幅での周辺刺激への小さなサッカードは、しばしば標的を通り過ぎるので、窩を標的に正確に位置付けるために補正サッカードを必要とする。この、補正サッカードを作り出すための眼球運動機能も、脳幹および小脳で制御される。この期間も、この機能を担う神経領域および神経連絡が欠損していない限り、個人間の差はほとんどない。
(4)FO2の識別のための期間は、FO2の複雑性に依存する。FO2が視覚的に非常に単純(例えば、はっきりとした矢印)である場合には、この期間は短い場合もあり、皮質プロセス(cortical processing)をあまり伴わない。FO2が複雑なパターンを有する場合、パターンが認識される前に、いくつかの小さなサッカード、および、皮質プロセスのためのその間の短い固視やより長い固視時間が必要とされる。認識のために異なるパターンの視覚的記憶を利用するために、脳の腹側視覚路への神経連絡が必要とされる。小さな補正サッカードの制御は、より高い位置の大脳皮質の寄与も必要とする。FOに関するこの種のパターンの一例は、書かれた語または句である。この期間は、ヒトの疲労状態、覚醒状態、敏捷性または様々な脳障害により影響され得る。
(5)識別を報告するためのあらゆる運動作用が開始される前の、FO2の識別を報告するときの意思決定のための期間である。この期間はタスクの困難性に依存し、個人間で相当な差を有する場合もあり得る。
(6)例えば指を用いて正しいボタンを押すことによって、適切な運動機能を開始および実行するための期間である。この期間は個人間で大いに差がある。
サッカード誘発刺激STSを検知するための網膜の感度は、検査が行われる部屋の周辺光に対する、網膜の適応状態による。ヒトの眼球では、この網膜の感度は、刺激の輝度の弁別閾値ΔIは、背景輝度の強度Iに比例する(ΔI/I=一定)という、ウェーバーの法則にしたがう。ゆえに、所定の背景輝度における視野場所の感度が既知である場合、装置に取り付けられた単一または複数の適切なセンサにより刺激が表示される背景の周辺輝度を測定することによって、異なる背景輝度に関する閾値輝度を計算することができる。単一または複数のディスプレイの異なる領域において測定および計算された周辺輝度は、STSおよびFO刺激の輝度をそれにしたがい調節することによって補われ得る。
円滑追跡眼球運動により、眼球は移動物体をしっかりと追従することができるので、この運動は移動標的の窩上への投射を安定させ、眼球と標的との間の速度誤差を補正する。これはヒトが自発的に注視方向を変えることができる方法の1つであって、もう一方は衝動性の眼球運動である。円滑追跡眼球運動は、移動する視覚刺激である、円滑追跡誘発刺激(SPTS)を要する。追跡は、窩がSPTSに向けられていない場合を検知し、眼球の照準を補正するために補正のためのサッカードを開始する、継続的な視覚フィードバックによって修正される。脳の眼球運動系は、SPTSの網膜スリップ(retinal slip)を補うために、眼球の円滑追跡の角速度を調節して、移動刺激SPTSの速度に合わせる。眼球が正確にSPTSを追跡している場合、これは本発明にしたがって、眼球がFOに正確に固定されているときにのみヒトが識別可能な、固視像(FO)によって置き換えられ、ヒトは固視像FOを迅速に識別でき、また、例えば正しいボタンを押すことによって、その識別を報告できる。しかしながら、眼球がSPTSに正確に向けられていない場合、ヒトは迅速にFOを認識することができず、正しい識別のために窩をFOに正確に向けるように、最初に補正のための単一または複数のサッカードを作り出さなければならないか、または円滑追跡の速度を調節する。ゆえに、FOの提供からFOの識別の正確な報告までの期間は、眼球の円滑追跡が正確でない場合に増加する。
周辺視覚刺激(例えば、サッカード誘発刺激STS)により誘発されるサッカードである、視覚誘導性サッカードに加えて、ヒトの眼球運動系は、視野の記憶された場所に向かってサッカードを行うことも可能である。視野の中心としてFO2という新しい固視像の場所を用い、後で別の固視像FO3によって置き換えられる別の周辺STSを、STSと同じ場所に設けるシーケンスを用いる本発明は、以下のように記憶誘導性サッカードを行う能力を評価するために用いられ得る。
シーケンスは、3〜6の異なる視野の場所を用いて、所定のリズム(例えば、毎秒新しいサッカード誘発刺激STS)で示される。
シーケンスは数回実行される。
固視像FOの識別は、各ステップでヒトにより報告される。
実行期間の後、同一のシーケンスが同一のリズムで示されるが、この場合はサッカード誘発刺激STSなしで、固視像FOsのみを示す。
ヒトは、記憶によってのみ誘導されるサッカードのシーケンスを行うことにより、FOsを識別する。
サッカードが正確である場合、シーケンスにおいて窩は固視像を正確に固視しており、これはヒトによって、遅延なく識別および報告され得る。
サッカードが不正確であって、窩がFOとは異なる場所を固視している場合、FOの識別前にいくつかの補正サッカードが必要となり、これはFOの報告および識別に遅延をもたらすおそれがある。
本発明は、ヒトの疲労状態、覚醒状態または敏捷性や、アルコールまたは薬物の使用により、ヒトが動力駆動の乗り物の運転に適さないと評価された場合に、モータ駆動の乗り物に設置される視覚的なイグニッション・インターロック装置としても用いられ得る。本発明を利用した視覚探索および視覚的な意思決定工程の実行における性能が、正常値を下回るか、より早い時点で取得されているヒト自身の値を下回る場合、自動車は起動できないか、装置がその事象を記録し、運転者に警告し、警報を発する。
本発明は、スポーツに関する用途、例えばサッカーやアイスホッケーなどのチームゲームにおいても用いられ得る。優秀な選手は、他のチームメンバーを観察し、どのチームメンバーが、競技場の、ボールまたはパックをパスするのに良い戦略的な場所に位置しているかを評価する能力がある。一方で、初心者の選手は、すぐにボールやパックの処理に集中しすぎるので、競技場およびチームメンバーを充分に観察できない。本発明は、初心者の選手に、他のチームメンバーへ注意を向けるように指導するときに、チームのコーチが用いることができる。本発明に記載されるディスプレイは、選手の頭やホッケースティックに取り付けられ得るので、チームのコーチは、競技場の良好な戦略的場所にいる選手のディスプレイに、サッカード誘発刺激STSを点灯し得る。初心者の選手のタスクは、STSに気づき、固視像FOの識別を報告することであり、これは無線の応答ユニットを用いて、チームメンバーのディスプレイユニットに示される。選手のそれぞれの時点および期間は、本発明により記録される。コーチは後で個々の選手のそれぞれの結果のサマリーを見直すことができ、選手の能力の進歩をたどり、チームメンバーの観察を行う。
本発明の方法を利用する装置の好ましい実施形態において、速度を監視する電子センサ、例えば運動感知装置は、ヒトが手で保持する応答ユニットに設置される。
いくつかの場合、特に子どもを検査する場合に、ヒトはボタンを押すことによってFOの識別やSTSの検知を報告できない。このような場合、頭部に取り付けられた動作または速度センサを用いてヒトの頭部の動きを監視することが好ましい。センサは、ヒトがSTSを検知し、STSに眼球および頭部を向けようとするときに、頭部の動きを検知できる。
装置の傾斜角度を測定するための単一または複数のセンサも、装置内、例えば、刺激を示すために用いられるディスプレイセット内に設置されることが好ましい。また、ヒトの眼球までの距離を監視するためのシステムも含まれることが好ましい。装置の好ましい実施形態において、距離の監視は、電子的な距離センサや近接センサの使用、鏡により作り出される二重像に基づく光学距離計の使用、またはヒトから一定の距離で装置を保持するネックストラップによるさらに単純な方法によって、視覚系の機能を評価するヒトにより行われ得る。
本開示において、「視覚系」という用語は、生物が視覚的詳細を処理することを可能にし、また、いくつかの非画像形成光感知機能も可能にする、中枢神経系の部分をいう。これは可視光から情報を読み取って、周りの世界の描写を作り出す。視覚系は、光の受容および単眼表示の形成、一組の二次元投影からの両眼知覚の構成、視対象の識別および分類、対象までの距離および対象間の距離の評価、ならびに、視対象に対する身体の動きの誘導を含む、多数の複雑なタスクを達成する。視覚系は、眼球、特に、網膜、視神経、視束交差、視索、外側膝状体、視放線、視覚野および視覚連合野から構成される。
本発明の方法の、多くの好ましい実施形態は、
g)片眼または両眼が別の固視像FFOiに正確に固定されている場合、すなわち、FFOiがヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみヒトが識別可能な、別の固視像FFOiを、好ましくは提供される連続した別の固視像FFOの間に、同じ場所に短い割り込み固視刺激IFSを用いて、直前の別の固視像FFOpの場所と同じ場所に提供することと、
h)ヒトに、FFOiの識別と呼ばれる、FFOiを識別することを行わせることと、
i)ヒトに、FFOiの報告を行わせることと、
j)報告されたFFOiの識別の正確さと、FFOiの提供時点およびFFOiの識別の報告時点とを記録することと、
k)FFOiの提供とFFOiの識別の報告との間の期間を計算することとをさらに含み、
該期間は、請求項1のステップf)で計算された期間から差し引かれて、
STSの提供と、FOへのヒトの片眼または両眼の正確な固定との間の期間、および/または、
SPTSが用いられる場合、FOの提供と、FOへのヒトの片眼または両眼の正確な固定との間の期間
を評価し、この期間を、そのヒトに対応した人々にとって正常とみなされる期間と、またはそのヒトにとって以前は正常とみなされていた期間と比較することを可能にする。
i)片眼または両眼が第1固視像FOiに正確に固定されている場合、すなわち、FOiが患者の片眼または両眼の窩に位置する場合にのみヒトが識別可能な第1固視像FOiに、ヒトの片眼または両眼を固視させるステップと、
ii)第1識別と呼ばれる、FOiの識別をヒトに行わせるステップと、
iii)ヒトにその第1識別を報告させるステップと、
iv)ヒトの、FO1に正確に固定された片眼または両眼の視野内の、患者の視野のFO1とは異なる場所に、第1サッカード誘発刺激STS1を提供するステップと、
v)サッカード誘発刺激STS1に応じて、片眼または両眼の第1サッカードと呼ばれるサッカードを、ヒトの片眼または両眼に実行させるステップと、
vi)第1サッカード中またはその直後に、第2固視像FO2をSTS1の場所に提供するステップと
を含む多数のサイクルを備え、
サイクルのそれぞれに関してステップi)〜vi)を繰り返すことを含み、繰り返される各サイクルにおいてFO1は前のサイクルのFO2であり、
方法において識別は報告され、さらに、STS1の提供時点、FO2の提供時点および各サイクルの報告時間が記録され、STS1またはFO2の提供と、FO2の識別の報告との間の期間が計算され、
誤った報告がなされること、または識別がないこと、および/または、
そのヒトに対応した人々にとって正常とみなされる遅延と比較して、ヒトの片眼または両眼の視野の他の場所に関する遅延と比較して、またはヒトのより早い時期に取得された遅延と比較して、正確に報告される識別において遅延が延長していることが、
ヒトの片眼または両眼の視野の特定の場所にあるSTSを検知する、ヒトの片眼または両眼の能力、
サッカード誘発刺激STSによって誘発されるサッカードを実行することにより、標的を正確に捉える、ヒトの片眼または両眼の能力、
ヒトの、FOを識別する能力、および/または
ヒトの視覚系の機能
が異常であるか、および/または悪化したことを示すマーカーとなる。
i)SPTSに応じて、ヒトの片眼または両眼に円滑追跡させること、
ii)片眼または両眼がFOに正確に固定されている場合、すなわち、FOがヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみヒトが識別可能な固視像FOを、円滑追跡の間ヒトの片眼または両眼が固定されると予測される場所に提供することであって、FOは、SPTSと同じ角速度および方向に移動している、提供すること、
iii)FOの識別と呼ばれる、FOを識別することをヒトに行わせること、
iv)ヒトにFOの識別を報告させること、
v)報告されたFOの識別の正確性、ならびに
FOの提供時点、および
FOの識別の報告時点
を記録すること、
vi)FOの提供と、FOの識別の報告との間の期間を計算すること
によって、円滑追跡誘発刺激SPTSによって誘発されており、
誤った報告がなされること、または識別がないこと、および/または、
このヒトに対応した人々またはこのヒトにとって正常とみなされる遅延と比較して、正確な識別の報告における遅延が延長していることが、
ヒトの片眼または両眼の円滑追跡の精度が異常であるか、および/または悪化したことを示すマーカーとなる。
以下の実験セクションは、実施例によって本発明を説明する。
装置
本発明の方法を利用する装置の好ましい実施形態は、中心視によってのみ検知可能なように構成される固視像FO、および、評価または実行されている視覚系の機能のニーズに応じて構成されるサッカード誘発刺激または円滑追跡誘発刺激(STSまたはSPTS)の両方を提供することが可能な、ディスプレイユニットから構成される。好ましい実施形態においては、いくつかのディスプレイユニットが用いられ得る(図2)。これらはヒトの眼球に対して、様々な角距離に位置付けられ得る。図2では、連続的な角距離、10度、5度、25度、30度および20度が用いられている。本発明によれば、眼球はディスプレイユニット1〜6の間で衝動性眼球運動を行う。表1は、6つのディスプレイユニットの間で眼球が行う可能性のある、全てのサッカードの可能性をまとめる。表2では、可能性のある全ての角距離が順番に並べられている。
視野の評価
ヒトの眼球の視野の評価は、例えば以下のように(図3参照)実行され得る。
妨げとなる固視像
図4は、視覚探索妨害固視像(図4では「妨害像」と呼ばれている)の使用を示す。t5の時点で、ディスプレイユニット3に提供されたFO2に加えて、1つまたは複数のディスプレイユニットnに1つまたは多数の任意の妨害像が提供される。ヒトがサッカード誘発刺激STS1を検知し、ディスプレイ3に対してサッカードを行うと、ヒトはFO2を容易に遅延なく見つけ、この識別を報告する。妨害像はFOと似ており、注意深く観察することにより区別可能であるので、最初にSTSを検知することなく、多くの妨害像からFOのみを視覚探索によって見つけることは困難となり、これにより、FOに対するサッカードを誘発するSTSの検知を用いてFOが見つけられた状況と比べて、FOの正しい識別の報告のための反応時間がより長くなる。
別の固視像を用いた検査シーケンス
図6は、請求項2に記載の実施形態を示す。図には検査結果が示され、ここでは別の固視像FFOが先行する固視像(ラインナンバー1)と同一のディスプレイユニット(ディスプレイユニット3、ラインナンバー3)に提供されている。2つの固視像の間には、短い、継続時間100msの固視刺激IFS(ラインナンバー2)が割り込む。この場合、FFOの提供と、FFOの識別との間の期間は525msである。この種の刺激呈示は、別の固定像が視軸(窩)に位置付けられていることから、眼球運動をまったく必要としない。この種の検査を概略的なタイムラインで示したものについては図5を、検査のより完全なデータセットについては表3を参照されたい。
視野の1つの場所の検査シーケンス
図7は、請求項1に記載の実施形態のシーケンスを示す。図には、視野の1つの場所(視野の固定または中心から右側へ25°周囲にずれた場所)の検査例が示されている。眼球がディスプレイユニット3で固視像FOを固視し、ヒトが5451msの時点(ラインナンバー1)でボタンを押すことによりFOの識別を報告する場合、サッカード誘発刺激STS(継続時間100ms)は、ディスプレイユニット3から右に25°のところに位置付けられているディスプレイユニット4に提供される。この刺激は、対応する周辺視野の場所によって検知され、ディスプレイユニット4に対するサッカードを誘発する。6470msの時点(ラインナンバー5)で、ヒトは、200msの遅延後、5751msの時点(ラインナンバー5)で、ディスプレイユニット4に提供される固視像の識別を正しく報告する。STSの提供(ラインナンバー3)、およびボタンを押すことによるFOの識別(ラインナンバー5)の期間は、この場合、1019msである。この種の検査を概略的なタイムラインで示したものについては図3を参照されたい。
ヒトが欠損した視野の場所を有する場合の検査シーケンス
図8は、ヒトが、視野の固視または中心から左側へ25°のところに、欠損した視野の場所を有する実施形態のシーケンスを示す。固視から右側へ25°の視野の場所へのSTSの提供(ラインナンバー3)から、ボタンを押すことによるFOの識別(ラインナンバー5)までの期間は、STSが固視から左側へ25°のところに提供される場合(ラインナンバー7)の1403msに対して、992msである。この反応時間の延長は、この特定の場所における網膜の感度が低下し、これがSTSに対するサッカードを遅延させていることを示す。
左側へのサッカード障害
図9は、ヒトが正常な視野を有しているが、左側へのサッカードに障害があり、右側へのサッカードは正常である場合の、本発明の実施形態のシーケンスを示す。ボタンの押圧から測定される反応時間は、視野に提供されるSTSが固視から左側の場合、STSが固視から右側に提供される状況と比べて延長される(1733msに対して951ms)。しかしながら、反応時間が手の動き(ヒトに対するタスクは、手を使って閃光を指し、応答ボタンにより矢印の方向を報告することである)から測定される場合、そこまで差はない(1048msに対して1030ms)。これは、特定された場所において、周辺視野は正常であるが左側へのサッカード障害があることを示す。
注視方向変更の継続時間の評価
図10および11は、遅延の長さ、すなわち、STS1が提供された場所にFO1が提供される前の、t3の時点とt4の時点との間の期間を調節する利点を示す。
テキストのパラグラフを用いる、視覚系の機能の評価
図12は、テキストのパラグラフを用いて、ヒトの視覚系、特に読字能力の機能を評価する、本発明の実施形態のシーケンスを示す。ヒトに対するタスクは、パラグラフの中心の語、すなわち、2行目の真ん中の語を読み取り、その語が数値(例えば、「1(one)」、「2(two)」、「3(three)」)である場合は「1」と印を付けられたボタンを押し、他の語である場合には「A」と印を付けられたボタンを押すことである。図12において、この、ディスプレイユニット3のテキストパラグラフの中心の語は、「herself」であって、この語は、ヒトが認識し、5694msの時点(ラインナンバー1)で「A」と印を付けられたボタンを押すことによって報告する、固視像FOとして機能する。これと同時にディスプレイユニット4には、周辺サッカード誘発刺激STSとして機能する、別のテキストパラグラフが提供される(ラインナンバー2)。パラグラフの中心の語(「twenty」)に対するサッカードの後、ヒトは、6747msの時点(ラインナンバー2)の時点で「1」と印を付けられたボタンを押すことによってその語の認識を報告し得る。STSの提供およびFO(「twenty」という語)の識別の期間は、ゆえに、6747ms−5694ms=1053msである(ラインナンバー2)。
本発明の方法は、多様な実施形態の形態で組み込むことができ、そのいくつかのみが本明細書に開示されていることが理解される。例えば、システムは、刺激が二次元で表示され得るように構築されてもよく、このために測定が、二次元の視野に及んでもよい。さらに、ディスプレイユニットは、例えば検査室内の所望の場所に配置され得るように、互いに接続せずに分離していてもよいので、検者は、例えばヒトの眼球の眼底検査を行うときに、ヒトの注視方向を所望の方向に向けることができる。他の実施形態も存在し、これらは本発明の趣旨を逸脱しないことは、当業者にとっては明らかである。ゆえに、記載される実施形態は例示的なものであって、制限的なものと理解されるべきでない。
Claims (32)
- ヒトの片眼および/もしくは両眼、ならびに/または視覚系によって認識可能な視野を、評価および/または実行するマーカーを提供するシステムの作動方法であって、
前記システムが、
a)少なくともサッカード誘発刺激STSまたは円滑追跡誘発刺激SPTSと、前記片眼または両眼が固視像FOに正確に固定されている場合、すなわち、前記FOが前記ヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみ前記ヒトが識別可能な固視像FOとを、特定の場所に提供することが可能な単一または複数のディスプレイと、
b)前記FOを識別するヒトが、データ処理ユニットに、自身による前記FOの識別を報告可能な報告手段と、
c)ソフトウェアを備えるデータ処理ユニットとを備え、
前記ソフトウェアが、
前記ヒトの片眼または両眼の視野の特定の場所で、サッカード誘発刺激STSを検知する、周辺視野の能力、
前記ヒトの片眼または両眼の視野の特定の場所で、サッカード誘発刺激STSによって誘発されるサッカードを実行することにより、標的を正確に捉える、ヒトの片眼または両眼の能力、および/または、
前記ヒトの片眼または両眼の、円滑追跡誘発刺激SPTSによって誘発されている円滑追跡の精度
を評価するようにプログラムされ、該評価が、
a)前記片眼または両眼が、先行する固視像FOpに正確に固定されている場合、すなわち、前記FOpが前記ヒトの片眼または両眼の窩に配置されている場合にのみ前記ヒトが識別可能な、先行する固視像FOpに固定されている前記片眼または両眼に、提供された前記STSまたはSPTSにそれぞれ応じて、サッカードまたは円滑追跡を実行させるように、前記単一または複数のディスプレイ上に前記STSまたはSPTSを提供し、
b)前記片眼または両眼が固視像FOに正確に固定されている場合、すなわち、前記FOが前記ヒトの片眼または両眼の窩に配置されている場合にのみ前記ヒトが識別可能な固視像FOを、前記ヒトの片眼または両眼が前記サッカードの最後または前記円滑追跡中に固定されるべき場所に提供し、
c)前記ヒトによる前記FOの識別が終了したあとに、前記報告手段により前記ヒトから報告された前記FOの識別を受け取り、
d)報告された前記FOの識別の正確性、ならびに
前記STSの提供時点、および/または前記SPTSが用いられる場合、FOの提供時点、および
前記FOの識別の報告時点
を記録し、
e)前記STSが用いられる場合、前記STSまたはFOの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を、および/または、前記SPTSが用いられる場合、前記FOの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を計算する
ことによってなされ、
識別の報告が誤っていること、もしくは識別がないこと、および/または、
前記ヒトに対応した人々にとって正常とみなされる遅延と比較して、または、前記ヒトの片眼または両眼の視野の他の場所に関する遅延と比較して、または、前記ヒトの一生のより早い時期に取得された遅延と比較して、正確な識別の報告における遅延が延長していることが、
前記ヒトの片眼または両眼の視野の前記特定の場所で前記STSを検知する、前記ヒトの片眼または両眼の能力、
前記STSによって誘発されるサッカードを実行することにより、標的を正確に捉える、前記ヒトの片眼または両眼の能力、
前記ヒトの、前記FOを識別する能力、
前記ヒトの片眼または両眼の、前記SPTSによって誘発されている前記円滑追跡の精度、および/または
前記ヒトの前記視覚系の機能
が異常であるか、および/または悪化したことを示すマーカーとなるシステムの作動方法。 - 前記システムの作動方法が、
f)前記片眼または両眼が別の固視像FFOiに正確に固定されている場合、すなわち、前記FFOiが前記ヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみ前記ヒトが識別可能な、別の固視像FFOiを、直前の別の固視像FFOpの場所と同じ場所に提供することと、
g)前記ヒトによるFFOiの識別が終了したあとに、前記報告手段により前記ヒトから報告された前記FFOiの識別を受け取ることと、
h)報告された前記FFOiの識別の正確性と、前記FFOiの提供時点および前記FFOiの識別の報告時点とを記録することと、
i)FFOiの提供と前記FFOiの識別の報告との間の期間を計算することとをさらに含み、
該期間は、請求項1のステップe)で計算された期間から差し引かれて、
前記STSの提供と、前記FOへの前記ヒトの片眼または両眼の正確な固定との間の期間、および/または、
前記SPTSが用いられる場合、前記FOの提供と、前記FOへの前記ヒトの片眼または両眼の正確な固定との間の期間
を評価し、前記期間を、前記ヒトに対応した人々にとって正常とみなされる対応する期間と、または前記ヒトにとって以前は正常とみなされていた期間と比較することを可能にする請求項1記載のシステムの作動方法。 - 前記ヒトによる固視像FOの識別の報告の正確性に関する可視フィードバックを提供するフィードバック刺激FBSが、前記ヒトが前記FOの識別を報告した直後、すなわち、100ms以内に、前記FOが報告された場所に提供される請求項1または2記載のシステムの作動方法。
- 前記システムの作動方法が、以下の連続的なステップ
i)前記片眼または両眼が第1固視像FO1に正確に固定されている場合、すなわち、前記FO1が前記ヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみ前記ヒトが識別可能な第1固視像FO1に、前記ヒトの片眼または両眼を固視させるように、前記単一または複数のディスプレイ上に前記第1固視像FO1を提供するステップと、
ii)第1識別と呼ばれる、前記ヒトによる前記FO1の識別が終了したあとに、前記報告手段により前記ヒトから報告された前記第1識別を受け取るステップと、
iii)前記ヒトの、前記FO1に正確に固定された前記片眼または両眼の視野内の、前記ヒトの視野の前記FO1とは異なる場所に、第1サッカード誘発刺激STS1に応じて前記片眼または両眼の第1サッカードと呼ばれるサッカードを前記ヒトの片眼または両眼に実行させるように、第1サッカード誘発刺激STS1を提供するステップと、
iv)前記第1サッカード中またはその直後に、第2固視像FO2を前記STS1の場所に提供するステップと
を含む多数のサイクルを備え、
前記サイクルのそれぞれに関してステップi)〜iv)を繰り返すことを含み、繰り返される各サイクルにおいて前記FO1は前のサイクルの前記FO2であり、
方法において前記識別は報告され、さらに、前記STS1の提供時点、前記FO2の提供時点および各サイクルの前記報告時間が記録され、前記STS1またはFO2の提供と、前記FO2の識別の報告との間の期間が計算され、
誤った識別の報告がなされること、もしくは識別がないこと、および/または、
前記ヒトに対応した人々にとって正常とみなされる遅延と比較して、または、前記ヒトの片眼または両眼の視野の他の場所に関する遅延と比較して、または、前記ヒトの一生のより早い時期に取得された遅延と比較して、正確に報告される識別において遅延が延長していることが、
前記ヒトの片眼または両眼の視野の前記特定の場所で前記STSを検知する、前記ヒトの片眼または両眼の能力、
前記サッカード誘発刺激STSによって誘発されるサッカードを実行することにより、標的を正確に捉える、前記ヒトの片眼または両眼の能力、
前記ヒトの、前記FOを識別する能力、および/または
前記ヒトの前記視覚系の機能
が異常であるか、および/または悪化したことを示すマーカーとなる請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。 - 前記第2固視像FO2が、前記第1サッカード誘発刺激STS1の終了後、遅延を経て提供される請求項4記載のシステムの作動方法。
- 前記第1サッカード誘発刺激STS1の終了後、前記第2固視像FO2を提供するときの遅延は、前記サイクル間で異なる、請求項4または5記載のシステムの作動方法。
- 前記サッカードおよび固視の継続時間は、前記第1サッカード誘発刺激STS1の終了後、前記第2固視像FO2の提供までの遅延を最小限に定めることにより得られ、これにより、前記ヒトの片眼または両眼の視野の所定の場所で所定の強度および継続時間を用いた、STS1の提供時における、前記FO2の提供と前記FO2の識別の正確な報告との間の計算される期間が最短となる請求項6記載のシステムの作動方法。
- 前記サッカード誘発刺激STSの強度はサイクル間で異なり、前記視野のどの場所においても前記ヒトの片眼または両眼には見えない強度と、前記STSの強度とは無関係に前記サッカード誘発刺激STSに前記ヒトが反応するのに充分に高い強度との間で異なる請求項4〜7のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。
- 前記固視像FOを識別したときに誤った結果を報告すると、サッカード誘発刺激STSを異なる物理的位置に提供する前に、誤って識別された固視像FOeiと同じ物理的位置に、新しい固視像FOnを提供することを引き起こす、請求項3に従属する、請求項4〜8のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。
- 以前の固視像FOを識別したときの誤った結果の報告によって生じた新しい固視像FOnは、新しいサッカード誘発刺激STSnに続く請求項9記載のシステムの作動方法。
- 前記ヒトの片眼または両眼のサッカードの実行を誘発することが意図される前記サッカード誘発刺激STSとともに、生理的盲点サッカード誘発刺激STSbsが、先行するFOpの識別の報告と、その後0〜300msの間の実質的に同時に提供され、前記STSbsは、前記片眼または両眼が先行する固視像FOpに固定されているときに、前記ヒトの片眼または両眼の視野の盲点がある場所に提供される請求項4〜10のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。
- 盲点妨害固視像FObsdが、盲点サッカード誘発刺激STSbsの場所に提供される請求項11記載のシステムの作動方法。
- 1つまたは2つ以上の視覚探索妨害固視像FOvsおよび/または紛らわしい固視像FOmが、前記サッカード誘発刺激STSの場所の前記固視像FOと実質的に同時に、前記ヒトの片眼または両眼の視野の選択された場所に提供され、前記FOvsは、前記STSの場所に提供される前記FOとは区別できる請求項4〜12のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。
- 前記システムの作動方法が、ヒトの片眼および/または両眼の、円滑追跡誘発刺激SPTSによって誘発される円滑追跡の精度を評価することを含んでおり、該評価は、
i)前記SPTSに応じて、前記ヒトの片眼または両眼に円滑追跡させるように、前記単一または複数のディスプレイ上に前記SPTSを提供すること、
ii)前記片眼または両眼が前記FOに正確に固定されている場合、すなわち、前記FOが前記ヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみ前記ヒトが識別可能な固視像FOを、前記円滑追跡の間前記ヒトの片眼または両眼が固定されると予測される場所に提供することであって、前記FOは、前記SPTSと同じ角速度および方向に移動している、提供すること、
iii)前記ヒトによる前記FOの識別が終了したあとに、前記報告手段により前記ヒトから報告された前記FOの識別を受け取ること、
iv)報告された前記FOの識別の正確性、ならびに
前記FOの提供時点、および
前記FOの識別の報告時点
を記録すること、
v)前記FOの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を計算すること
によりなされ、
誤った報告がなされること、もしくは識別がないこと、および/または、
前記ヒトに対応した人々もしくは前記ヒトにとって正常とみなされる遅延と比較して、正確な識別の報告における遅延が延長していることが、
前記ヒトの片眼もしくは両眼の円滑追跡の精度が異常であるか、および/または悪化したことを示すマーカーとなる請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。 - 前記システムの作動方法が、サッカード誘発刺激STSが用いられる場合、前記ヒトの片眼もしくは両眼のサッカードのアクティブな監視を含まず、および/または、円滑追跡誘発刺激SPTSが用いられる場合、前記ヒトの片眼もしくは両眼の円滑追跡のアクティブな監視を含まない請求項1〜14のいずれか1項に記載のシステムの作動方法。
- 請求項1のステップb)において、小さい文字、記号またはパターンを含む固視像FOを提供する請求項1記載のシステムの作動方法。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載のシステムの作動方法を実行することによって、ヒトの片眼および/もしくは両眼、ならびに/または視覚系によって認識可能な視野を、評価および/または実行するためのマーカーを提供するシステムであって、前記システムは、
a)少なくともサッカード誘発刺激STSまたは円滑追跡誘発刺激SPTSと、前記片眼または両眼が固視像FOに正確に固定されている場合、すなわち、前記FOが前記ヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみ前記ヒトが識別可能な固視像FOとを、特定の場所に提供することが可能な単一または複数のディスプレイと、
b)前記FOを識別するヒトが、データ処理ユニットに、自身による前記FOの識別を報告可能な報告手段と、
c)ソフトウェアを備えるデータ処理ユニットとを備え、前記ソフトウェアが少なくとも、
i)前記単一または複数のディスプレイ上で、少なくとも前記STSおよび/またはSPTS、ならびに前記FOを、前記特定の場所に提供し、
ii)報告された前記FOの識別の正確性を記録し、
iii)前記STSおよび/またはSPTS、ならびに前記FOを、前記特定の場所に提供する時点と、前記識別の報告時点とを記録し、
iv)前記STSが用いられる場合、少なくとも、前記STSの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を計算し、および/または、前記SPTSが用いられる場合、前記FOの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を計算するためのものであり、
d)前記データ処理ユニットの前記ソフトウェアは、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法にしたがって、前記ヒトの片眼もしくは両眼、および/または眼球運動機能によって認識可能な視野の評価を実行するシステム。 - 前記システムが、多数のディスプレイを備えるディスプレイセットを備える請求項17記載のシステム。
- 前記システムが、単一のディスプレイ、複数のディスプレイまたはディスプレイセットを備え、前記単一または複数のディスプレイの大きさは、12インチ〜168インチである請求項17または18記載のシステム。
- 前記単一または複数のディスプレイは、それぞれが、少なくとも前記サッカード誘発刺激STSおよび前記固視像FOを表示することができ、円滑追跡誘発刺激SPTS、別の固視像FFOおよびフィードバック刺激FBSも表示することができる請求項17〜19のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記単一または複数のディスプレイは、ディスプレイユニットが、ヒトの片眼または両眼を評価するときに用いられることが意図されて、その評価されるべき前記片眼または両眼から離れて配置される場合に、前記ディスプレイユニットが、前記ディスプレイユニットに固定される前記片眼または両眼に向くとき、前記片眼または両眼の視軸と異なる偏心角度で、サッカード誘発刺激STSおよび/または固視像FOを表示することができ、前記単一または複数のディスプレイの前記FOのいずれかに固定されるとき、意図された評価に適用可能となるように配置される請求項17〜20のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記単一のディスプレイ、複数のディスプレイまたはディスプレイセットが、評価されるべき前記片眼および/または両眼の光軸に前記単一のディスプレイ、複数のディスプレイまたはディスプレイセットが垂直であることの確認、および/または、前記単一のディスプレイ、複数のディスプレイまたはディスプレイセットの長手軸が直立位置から左側または右側に逸脱している角度の確認を可能にする、単一のまたは複数の位置センサを備える請求項17〜21のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムが、前記単一のディスプレイ、複数のディスプレイまたはディスプレイセットと、前記ヒトの片眼または両眼との間の距離を監視するための、少なくとも1つのセンサを備える請求項17〜22のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムが、周辺輝度を監視するための少なくとも1つのセンサを備える請求項17〜23のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムが、前記STSおよび/またはFOの明度を調節するための手段を備える請求項17〜24のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムが、前記ヒトの頭部に取り付けられる単一または複数のセンサを備え、前記単一または複数のセンサは、前記ヒトの視野にサッカード誘発刺激を表示するときに、前記頭部の回転の速度、タイミングおよび/または角度を検知できる請求項17〜25のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記システムが、サッカード誘発刺激STSが用いられる場合、前記ヒトの片眼または両眼のサッカードをアクティブに監視する手段を含まず、および/または、円滑追跡誘発刺激SPTSが用いられる場合、前記ヒトの片眼または両眼の円滑追跡をアクティブに監視する手段を含まない請求項17〜26のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記単一または複数のディスプレイが、小さい文字、記号またはパターンを含む固視像FOを提供することが可能である請求項17記載のシステム。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載の、ヒトの片眼および/もしくは両眼、ならびに/または視覚系によって認識可能な視野を、評価および/または実行するためのマーカーを提供するシステムの作動方法を実行するシステム用のプログラムであって、前記プログラムは、少なくとも、
i)単一または複数のディスプレイ上で、少なくともサッカード誘発刺激STSおよび/または円滑追跡誘発刺激SPTS、ならびに、前記片眼または両眼が固視像FOに正確に固定されている場合、すなわち、前記FOが前記ヒトの片眼または両眼の窩に位置する場合にのみ前記ヒトが識別可能な固視像FOを、特定の場所に提供し、
ii)前記ヒトの片眼または両眼による、報告されたFOの識別の正確性を記録し、
iii)前記STSおよび/またはSPTS、ならびに前記FOを、前記特定の場所に提供する時点と、前記識別の報告時点とを記録し、
iv)少なくとも、前記STSまたはFOの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を計算し、および/または、前記SPTSが用いられる場合、前記FOの提供と、前記FOの識別の報告との間の期間を計算するための
手段を備えるプログラム。 - 前記プログラムが、ヒトの片眼または両眼の標準的な視野座標系に提供されるサッカード誘発刺激STSの場所を記録するための手段をさらに備える請求項29記載のプログラム。
- 前記プログラムが、サッカード誘発刺激STSおよび/または固視像FOの各強度に関して、前記プログラムを用いてもたらされた結果の許容誤差を定める手段を備える請求項29または30記載のプログラム。
- 小さい文字、記号またはパターンを含む固視像FOを単一または複数のディスプレイ上に提供する請求項29記載のプログラム。
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