JPH0370541A - 網膜電位図波形からの波形成分抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、網膜電位図波形の定量的な解析に用いて好適
な波形成分の抽出法、特に網膜電位図波形に基づいて網
膜変性症等の眼疾患の臨床的判定を行なう場合に用いて
好適な波形成分の抽出法に関するものである。

（背景技術） 網ｐｓ電位図（Ｅｌｅｃｔｒｏｒｅｔｔｎｏｇｒａｍ　
：以下ＥＲＧと記す）は、光刺激に対する網膜の応答を
角膜と顔量の電位変化として記録するものであり、その
電位波形（ＥＲＧ波形）は、立体的かつ並列的な層状構
造をもって網膜を構成する、色素上皮細胞、視細胞、水
平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、神経節細胞等の応
答電位の総和と考えられている。

このＥＲＧが網膜変性症等の眼疾患の診断に際して臨床
的に議論されるのは、閃光に対する初期（０〜１００Ｉ
ＩＩｓｅｃ）の応答成分であり、これは、第１図に示さ
れているように、光刺激直後に現れる滑らかな陰極性の
ａ波と、それに続く陽極性のｂ波、およびａ波からｂ波
への移行部に現れる律動様小波（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ
ｙ　Ｐｏｔｅｎｔｔａｌ　　：以下ｏｐ波と記す）の三
つの成分からなっている。また、かかるＥＲＧの初期応
答成分は、生理学的には、第２図に示されている如く、
Ｐｍ波、Ｐｍ波及び０Ｐ波の各波形成分からなる合成波
であると考えられており、ａ波、ｂ波、ｏｐ波と、ＰＩ
Ｉ波、　ＰＩＩＩ波、ｏｐ波の各波形成分との関係およ
び発生機序は、それぞれ次のように考えられている。

すなわち、ａ波は、その起始部下降脚がＰＩＩＩ波によ
って構成されるとみなされているが、その底部（ｂｏｔ
ｔｏｍ）は、角膜側陰性波のＰＩＩ波とそのＰｍ波に遅
れて生じる陽極性のＰｍ波との重なり合いによって生じ
ると考えられており、ａ波の振幅はＰＩＩＩ波の振幅と
は異なるものと考えられている。

そして、ＰＩ［［波はｆａｓｔＰＩ［［波とｓｌｏｗＰ
ＩＩＩ波に区分され、ｆａｓｔＰＩＩＩ波の発生機序は
視細胞に、ｓｌｏｗＰ■波のそれはξニラー細胞に由来
するとされている。

また、ｂ波は、ａ波と同じ＜ＰＩＩＩ波とＰＩＩ波の合
成波形と考えられている。そして、かかるｂ波の主成分
であるＰｍ波の発生機序についてはミュラー細胞説が有
力視されているが、それだけでｂ波を完全に理解するこ
とは不可能であり、ほかに双極細胞のようなニューロン
の電気応答が加わった総合電位として考えられている。

更に、ｏｐ波の発生部位としては、内顆粒層のアマクリ
ン細胞が有力視されている。

而して、前記ＰＩ［Ｉ波を単独で得る手法としては、（
１）興奮性の視細胞伝達物質と目されるアスパラギン酸
塩（ａｓｐａｒｔａｔｅ）やグルタミン酸塩（ｇｌｕｔ
ａｔｓａ　ｔｅ）等を投与し、シナプス後部の（ｐｏｓ
ｔｓｙｎａｐｔｉｃな）応答成分であるＰＩ波（ＥＲＧ
波形の初期成分中には含まれていない）やＰＩＩ波を減
弱ないし消失させる手法や、（２）！ｌ膜内層から外層
に向かう直流通電を眼球に行ない、視細胞のシナプス（
ｓｙｎａｐｓｅ）端を過分極させ、伝達物質の放出を抑
制させる手法、（３）微小電極法によって視細胞応答を
直接的に記録する手法等が従来より知られており、また
ＰＩ波を単独で得る手法としては、カリウムイオン選択
性物質を用いた微小電極法が従来より知られている。

しかしながら、これら従来のＰｍ波およびＰＩ波の取得
手法は、何れも、動物眼を対象としたものであり、それ
ら手法の性質上、人眼に適用することは困難であった。

また、それら従来の手法では、同−眼について、ＰＩＩ
Ｉ波（ｆａｓｔＰＩＩＩ波、　ｓｌｏｗＰ■波）、ＰＩ
Ｉ波およびｏｐ波を個々に分離した状態で同時に取得す
ることが困難であるといった問題もあった。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、このような事情を背景として
為されたものであり、その解決すべき探題とするところ
は、大版に適用した場合においても、人体に悪影響を及
ぼすことなく、光刺激に対する網膜構成細胞の応答電位
波形であるｆａｓｔＰＩＩＩ波、ｓｌｏｗＰＩ波および
ＰＩＩ波を単独で、若しくは必要に応じて同時に取得す
ることのできる手法を提供することにあり、また人眼に
適用した場合において、人体に悪影響を及ぼすことなく
、光刺激に対する′ｆＩ４膜構成細胞の応答電位波形で
あるｆａｓｔＰＩ［［波、ｓｌｏｗＰＩ［［波、ＰＩＥ
波およびｏｐ波を単独で、若しくは必要に応じて同時に
、しかも充分高い精度で有利に取得することのできる手
法を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明の第一の
手法にあっては、ａ波、ｂ波およびｏｐ波を含む網膜電
位図波形から、ｆａｓｔＰＩ［Ｉ波、ｓｌｏｗＰＩＩＩ
波およびＰＩＩ波のうちの少なくとも一つの波形成分を
抽出するようにしたのである。

また、第二の手法にあっては、ａ波、ｂ波およびｏｐ波
を含む網膜電位図波形から、ｆａｓｔＰＩＩＩ波、ｓｌ
ｏｗＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波およびｏｐ波のうちの少なく
とも一つの波形成分を抽出するに際して、それら波形成
分をモデル化し、該モデル化した波形成分の各波形パラ
メータを最適化することによって、その最適化した波形
成分を実際の波形成分と同定し、抽出することとしたの
である。

ここで、上記ｆａｓｔＰＩ［［波、ｓｌｏｗＰＩＩＩｌ
波、ＰＩＩ波およびｏｐ波の波形成分の抽出に際しては
、波形成分をモデル化するモデル化手段と、実際の計測
波形と該モデル化手段にてモデル化し・た波形成分の合
成波形とを比較し、その比較結果に基づいて、該モデル
化した波形成分を実際の波形成分と同定する同定手段と
を用いることが好ましい。

また、それらｆａｓｔＰｌ［１波、ｓｌｏｗＰＩ［波、
ＰＩＩ波およびｏｐ波の波形成分の抽出は、（ａ）網膜
電位図波形の微分波形を求める工程と、（ｂ）かかる微
分波形に基づいて前記波形成分をモデル化する工程と、
（Ｃ）実際の計測波形とモデル化した波形成分の合成波
形との誤差を求める工程と、（ｄ）かかる誤差を最小に
するように、前記モデル化した波形成分の波形パラメー
タを最適化する工程とを含む手順に従って行うことが望
ましい。

（具体的構成・作用） ＥＲＧのように、多数の成分が重畳した複合波形から、
目的とする波形成分を分離、抽出するためには、モデル
を用いた同定による波形分離法、所謂モデルフィッティ
ングが有効である。このモデルフィッティングにおいて
は、最初に各波形成分が解析関数で表現できると仮定す
る。そして、この仮定に基づいて生成される各波形成分
のモデル波形を台底し、各モデル波形に含まれる波形パ
ラメータを調整してその合成波形と観測波形との誤差を
最小化し、最終的に、その誤差最小点での波形パラメー
タによって各成分波形を分離・抽出する。

しかし、ＥＲＧは網膜細胞の光応答電位を反映してはい
るものの、網膜から角膜上に活動電位が投影されるまで
には、硝子体、水晶体等の電解質からなる中間透光体が
介在しており、その伝達機構の解析は容易ではない。ま
た、網膜細胞の光応答特性も細胞どうしの非線形な相互
作用によって複雑な時空間特性を示す、従って、ＥＲＧ
と３ＩＩ膜に関する断片的な知見を寄せ集めたようなモ
デル構成は、却ってその論理的解析を困難にしてしまう
可能性が大きい。そこで、モデル化の本質はあくまで簡
潔な表現と論理思考による機能・構造の予測にあること
を念頭において、ＥＲＧの各波形成分のモデルには、で
きるだけ簡潔な線形モデルを採用する。具体的には、ｆ
ａｓｔＰ　ｍ波、ｓｌｏ賀ＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波の各波
形成分については、その応答が非常に滑らかな波形を示
すことから、３次系のインパルス応答モデルを採用する
ことができ、ｏｐ波モモデルはその振動形態から２次の
振動系モデルを採用することができる。なお、こうした
各網膜細胞応答のモデル化は、最新の生理学の研究成果
を取り入れて逐次変更、更新することが可能である。

ところで、ＥＲＧは、前述のように、その初期応答成分
であるｆａｓｔＰＩＩＩ波、ｓｌｏｗＰＩＩＩ波、ＰＩ
Ｉ波およびｏｐ波が互いに異なる潜時（遅れ時間）をも
って発生するため、その微分波形および２次微分波形は
、それらの潜時の違いに起因する特徴的な変曲点を有す
る。第３図は、２２才の男子について測定した正常眼の
ＥＲＧ波形■と、そのＥＲＧ波形■から低域微分フィル
タを用いて得たＥＲＧ微分微分波形見すものであり、そ
れらの比較から、そのＥＲＧ微分微分波形見られる４つ
の変曲点α、β、γ、δは、それぞれ、次のような意味
を有するものと考えられる。

（ｉ）αは、光刺激後の１〜２ｍ５ｅｃ近辺に生じてい
るＥＲＧ微分微分波形見初の変曲点であり、このα以降
のＥＲＧ微分波形が負に転じていることから、角膜側陰
性方向の振幅を示す視細胞応答：　ｆａｓｔＰ　ｍ波は
、このαの変曲点位置において開始したと考えられる。

（１１）βは、ＥＲＧ？ｉ１分波形■に分波形石第２の
変曲点であり、ａ波の下降脚の勾配が切り替わる位置に
対応している。この変曲点βは、ａ波の主成分であるＰ
Ｉ［［波の勾配の変化と考えるよりも、ｂ波を構成する
上行脚のＰＩ波がこの時刻に開始したと考えるべきであ
る。

何故なら、ａ波の底部（ｂｏｔｔｏｍ）がｐｍ波とＰＩ
ｒ波との和によって構成されることを考風した場合、β
以降においては、ＰＩＩ波の開始を示す正勾配の変曲点
、しかもｂ波を構成し得るだけのかなり大きな正勾配を
有する変曲点は存在しないからである。

（ｉｉｉ）γは、ａ波の頂点時刻付近において正方向の
速度勾配が制動される位置に現れる第３の変曲点である
。この時間帯に相当する遅れ時間を有し、しかも勾配が
負の値を持つ波形成分としてはｓｌｏｗＰＩｎ波が該当
する。

（ｉｖ　）δは、ＥＲＧ微分微分波形見られる第４の変
曲点であり、この時刻以降において微分波形■は特徴的
な振動を示すため、ｏｐ波の開示時刻であることが容易
に推察できる。

このように、ＥＲＧ波形と比較した場合、ＥＲＧ微分波
形は各波形成分の遅れ時間の特徴を明確に表現している
ものと推察される。従って、本発明では、ＥＲＧの各成
分波形のモデル化に際して、ＥＲＧ微分波形における上
記α、β、γ、δの各変曲点に相当する時刻をｆａｓｔ
ＰＩＩＩ波、ＰＩ波、５ｌｏｓｎＰＩＩＩ波、ｏｐ波の
各時間遅れの初期値（開始時刻）とする。これによって
、ＥＲＧの各成分波形の適正なモデル化が可能になるの
である。

一方、モデル化した各波形成分の同定には、それらモデ
ル波形の合成波形であるＥＲＧモデル波形と実際のＥＲ
Ｇ波形との差の２乗和をとった誤差評価関数が好適に採
用される。かかる誤差評価関数が最小となる波形パラメ
ータを求めて、その波形パラメータのモデル波形を実際
の波形成分として同定するようにすれば、ＥＲＧの各波
形成分、すなわちｆａｓｔＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波、ｓｌ
ｏｗＰＩ［［波およびｏｐ波を単独で、若しくは必要に
応じて同時に、しかも充分良好な精度をもって、測定電
位波形としてのＥＲＧから電気的に直接抽出することが
できるのである。

なお、上記ＥＲＧのモデル波形と実測波形との差の２乗
和をとった誤差評価関数はパラメータに関して非線形と
なり、多峰性を示すため、その最小化に際しては、評価
基準を順次小さくする反復解法が好適に採用され得る。

そして、最急降下法、共役勾配法、可変計量法等、多々
ある反復解法の中でも、推定時の安定性（重み行列の正
定性の保持）と収束性（２次収束）に優れており、推定
時間が短く、推定精度が高い等の利点を有していること
から、可変計量法の一種であるＤ　Ｆ　Ｐ　（Ｄａｖｆ
ｄｏｎ−Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｐｏｗｅｌｌ）法が特に好
適に採用され得る。ただし、この種の最適化手法の発展
は、近年において目ざましいものがあり、ＤＦＰ法に優
る最適化手法が提案されれば、その方法を採用できるこ
とも勿論可能である。また、減衰定数、固有角周波数、
時定数、及び遅れ時間の各波形パラメータには負の値が
存在しないため、それらのパラメータについては正の範
囲に限定して推定することが可能である。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
その実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、第４図は、本発明手法の実施に用いて好適な装置
を概略的に示すブロック図であり、その図において、２
は、ＥＲＧ波形を実測するためのＥＲＧ実測部を示して
おり、また４は、このＥＲＧ実測部２で実測されたＥＲ
Ｇ実測波形を微分してその微分波形（実測微分波形）を
求める実測微分波形決定部を示している。

一方、同図において、６Ａ〜６Ｄは、ＥＲＧ波形の初期
応答波形成分であるｆａｓｔＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波、ｓ
ｌｏｗＰｎＩ波およびｏｐ波の各モデル波形を設定する
モデル化手段としてのモデル波形設定部を示しており、
８は、それら波形成分のモデル波形を加算手段１０にて
並列結合してＥＲＧモデル波形を求めるＥＲＧモデル波
形合或部を、また１２は、そのＥＲＧモデル波形合戒台
底において得られたＥＲＧモデル波形からその微分波形
（モデル微分波形）を求めるモデル微分波形決定部を示
している。

更に、１４は、減算手段１６で求められたＥＲＧ実測微
分波形とＥＲＧモデル微分波形との差に重み付けをする
ための重み付は設定部を示しており、１８は、かかる重
み付は設定部１４での設定によって重み付けされた実測
微分波形とモデル微分波形との差に基づいて誤差評価関
数：Ｊを求める誤差評価関数算出部を、また２０は、そ
の誤差評価関数算出部１８で求められた誤差評価関数：
Ｊを最小化して、各波形成分の波形パラメータを最適化
し、その最適化したパラメータの波形を実際の波形成分
の波形パラメータとして同定する最適化部を示している
。ここでは、減算手段１６、重み付は設定部１４、誤差
評価関数算出部１８、最適化部２０等から同定手段が構
成されているのである。

なお、ここでは、微分波形決定部４，１２として、微弱
な振幅のｏｐ波を強調して、ｏｐ波の推定精度を向上さ
せ得ると考えられる低域微分フィルタが採用されている
。また、誤差評価関数算出部１８として、下記（１）式
で表される、ＥＲＧ実測波形の微分値（実測微分波形値
）　：ｇ（ｎΔ０と、ＥＲＧモデル波形の微分値（モデ
ル微分波形値）：ｇ′″（ｎΔｔ）との差の２乗和を誤
差評価関数：Ｊとするものが採用されていると共に、最
適化部２０として、ＤＦＰ法によって誤差評価関数：Ｊ
を最小化するものが採用されている。

Ｊ＝ΣＷ（ｎ）（ｇ（ｎへｔ）−ｇ’（ｎΔｔ））”　
　・−（１）〔但し、Ｗ（ｎ）は、重み付は設定部１４
で設定される時間重み係数〕 このような構成の装置により、本発明手法に従い、前述
の２２才の男子の正常眼について、ｆａｓｔＰＩ［［波
、ＰＩＩ波のＥＲＧ波形からの分離を試みた。

先ず、始めに、ＥＲＧ実測部２で実際のＥＲＧ波形のを
測定し、実測微分波形決定部４にて、そのＥＲＧ実測波
形のから実測微分波形■を求め、その実測微分波形■に
おける変曲点：α、β、γ、δを求めた（第５図参照）
。

そして、このようにして得た実測微分波形■における各
変曲点：α、β、γ、δの測定結果に基づき、ｆａｓｔ
ＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波およびｓｌｏｗＰＩ［［波の各波
形成分については、三次元インパルス応答を考慮し、Ｅ
ＲＧ実測微分波形■における変曲点：α。

β、γの時刻をそれぞれの遅れ時間の初期値として、ま
たｏｐ波については、２次の振動系モデルを考慮し、Ｅ
ＲＧ実測微分波形■における変曲点：δの時刻を遅れ時
間の初期値として、各対応するモデル波形設定部６Ａ〜
６Ｄにて波形成分をそれぞれモデル化し、重み付は設定
部１４において時間重み係数：Ｗ（ｎ）を次のように設
定して、それらの設定条件下で各モデル波形の波形パラ
メータの最適化を図った。

Ｗ（ｎ）＝１　　　　’（１≦ｎ≦Ｔ）Ｗ（ｎ）＝１０
　　　（γ〈ｎ≦δ） Ｗ（ｎ）＝Ｏ（δ〈ｎ≦ε） Ｗ（ｎ）＝１　　　　　　（ε〈ｎ≦ζ）なお、第５図
に示されているように、δ−ε間は、ＥＲＧ実測微分波
形■のｏｐ波の第１波（０１）に対応する区間であり、
この第１波の周期は第２波（０□）以降の周期と明らか
に異なるため、ここでは、ｏｐ波に関する推定を第２波
以降（ε−ζ間）に限定する意味で、そのδ−ε間にお
いて時間重み係数：Ｗ（ｎ）を“０”に設定している。

また、α−β間においてはｆａｓｔＰＩ［［波だけが存
在している、β−γ間ＯＰＩ波は比較的大きな勾配変化
を有している、ε以降においては、ｏｐ波が特徴的な振
動を示す等といったことを考慮すると、ｓｌｏｗＰＩＩ
Ｉ波が各波形成分のモデル波形の中で最も微分波形に反
映され難いため、ここでは、ｓｌｏｗＰＩ［［波の推定
精度の向上を図る意味において、γ−δ間における時間
重み係数：Ｗ（ｎ）を“１０゛に設定している。

上述のようにして最適化した波形パラメータの波形の合
成波形であるＥＲＧモデル波形■およびその微分波形で
あるＥＲＧモデル微分波形■をＥＲＧ実測波形のおよび
ＥＲＧ実測実測微分波形化較して第５図に示す。それら
の比較から明らかなように、推定したＥＲＧモデル微分
波形■は、ＥＲＧ実測実測微分波形化けるα、β、γ、
δの各変曲点の特徴をよく捉えており、これは、ｆａｓ
ｔＰ■波およびＰＩＩ波の各遅れ時間に関する考察の正
当性を裏付けている。また、ＥＲＧモデル波形■は、Ｅ
ＲＧ実測波形■のａ波の底部（ｂｏｔｔｏｍ）を良好に
再現しており、このことから、ｆａｓｔＰｌ［波および
ＰＩＩ波が良好に推定されていることが認められ、それ
らｆａｓｔＰＩＩＩ波およびＰＩＩ波を精度良く分離、
抽出できることが認められた。

而して、第５図においては、１０ｍ５ｅｃ程度以降にお
いて、ＥＲＧ実測波形■に対するＥＲＧモデル波形■の
誤差の増大が見られる。この理由は、ｆａｓｔＰＩＩＩ
波およびＰＩＩ波の推定が比較的良好でａ波の底部の再
現性が優れており、モデル誤差の増大が１０ｍ５ｅｃ程
度以降においてみられること、微分波形を推定対象とし
たために低周波帯域のフィッティングが難しいこと等を
勘案すると、ｓｌｏｗＰ■波の推定が未だ充分でないた
めと考えられる。

そこで、ｆａｓｔＰ［［波、ＰＩＩ波およびｏｐ波につ
いては、上述の測定で求めた波形パラメータの値に固定
し、ｓｌｏｗＰｌ［波のみについて、波形パラメータを
再度推定した。なお、その推定に際しては、ｓｌｏｗＰ
ＩＩＩ波の遅れ時間をγで固定し、誤差評価関数におけ
る時間重み係数：Ｗ（ｎ）は、ｓｌｏｗＰＩＩＩ波が存
在する区間を考慮して、次のように設定した。

％（ｎ）＝０　　　（１≦ｎ≦Ｔ） Ｗ　（ｎ）＝１０　　Ｃｒ＜ｎ≦δ） Ｗ　（ｎ）　＝Ｏ（δくｎ≦ε） Ｗ（ｎ）＝１．　　　（さくｎ≦ζ） このようにして再度推定したｓｌｏｗＰＩ［［波のモデ
ル波形を用いて台底したＥＲＧモデル波形■１およびそ
の微分値であるＥＲＧモデル微分波形■“をＥＲＧ実測
波形のおよびＥＲＧ実測実測微分波形化に第６図に示す
。その図から明らかなように、ＥＲＧモデル波形■９お
よびＥＲＧモデル微分波形■°はＥＲＧ実測波形のおよ
びＥＲＧ実測実測微分波形化れぞれ良好に一致し、この
ことから、ｓｌｏｗＰＩ［Ｉが良好に推定されているこ
とが認められ、精度良く分離、抽出できることが認めら
れた。

ところで、上記ｆａｓｔＰｎｌ波、ＰＩＩ波、およびｓ
ｌｏｗＰｎＩ波の推定にあたっては、ｏｐ波の第１波（
０、）の推定は行なわず、δ−ε区間の重みをゼロに設
定した。これはｏｐ波の振動が複雑であり、１つの単純
な振動系とすると、波形パラメータの推定に誤差を招く
恐れがあるからである。

すなわち、第７図は、前記第６図のＥＲＧ実測波形■の
パワースペクトル（実測パワースペクトル）■と、同じ
＜　ＥＲＧモデル波形■°のパワースペクトル（モデル
パワースペクトル）■とを比較して示すものであるが、
その図から明らかなように、実測パワースペクトル■に
は、１４０Ｈ２近辺にピークをもつｏｐ波の主成分以外
に、８０〜１００Ｈｚの帯域において、モデルパワース
ペクトル■では表現できない緩やかなピーク（円Ｒ内）
が見られるのであり、そのピークを形成する成分がｏｐ
波の第１波（○Ｉ）の周波数成分であると考えられる。

つまり、第７図から、ｏｐ波の第１波（０１）が、他の
ｏｐｐ成分とは全く異質の特徴を有していることが認め
られるのであり、このことから、ｏｐ波の振動を単純な
振動系とすることが妥当でないことが認識されるのであ
る。

なお、このことは、生理学的にも、動物眼を対象とする
微小電極刺入実験において、ｏｐ波の数個の振れのすべ
てが網膜的発生層を同一にするのではなく、後方の振れ
（０２以降の成分）が前方の振れ（０１）に比べて外層
よりの網膜部位で発生することが示唆されていることか
らも裏付けられる。

そこで、こうした。ｐ波の第１波（０＋）と第２波（Ｏ
ｆｆｉ）以降の成分の異質性を反映するために、遅れ時
間の異なる２つの２次の振動系の複合電位モデルとして
Ｏｐ波モモデル構威し、それら２つの振動系の遅れ時間
をδとεで固定するとともに、ｆａｓｔＰｌ１波、ＰＩ
Ｉ波およびｓｌｏｗＰＩＩＩ波の各波−形パラメータを
前述の推定結果に固定し、微分波形を対象としてｏｐ波
の波形パラメータを推定した。

第８図には、このようにして推定されたｏｐ波のモデル
波形を用いて合成されたＥＲＧモデル波形■′°とその
微分波形■″がＥＲＧ実測実測波形値びＥＲＧ実測微分
波形■と比較して示されており、また第９図の（ａ）に
は、ＥＲＧモデル波形■″のパワースペクトル■°とＥ
ＲＧ実測実測波形値ワースペクトル■が、更に第９図の
（ｂ）には、ＥＲＧモデル波形■゛′の位相特性（実測
位相特性）■とＥＲＧ実測実測波形値相特性（モデル位
相特性）■が、それぞれ、比較して示されている。

第８図から、上述のようにして推定した波形スペクトル
のｏｐ波のモデル波形を用いて合成したＥＲＧモデル波
形■”およびその微分波形■”が、何れも、ＥＲＧ実測
波形のおよびＥＲＧ実測微分波形■に良好に合致して、
それらの特徴をよく表現していることが認められる。ま
た、第９図の（ａ）からは、ＥＲＧモデル波形■″のパ
ワースペクトル■１がＥＲＧ実測実測波形値ワースペク
トル■に良好に合致して、実測パワースペクトル■の８
０〜１００Ｈｚの帯域における緩やかなピークも忠実に
表現されていることが認められ、第９図の（ｂ）からは
、ＥＲＧモデル波形■″の位相特性■がＥＲＧ実測実測
波形値相特性■を良好に表現していることが認められる
。

つまり、第８図と、第９図の（ａ）および（ｂ）とから
、以上のように推定したｆａｓｔＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波
、ｓｌｏｗＰＩＩ［波およびｏｐ波の各波形成分が、Ｅ
ＲＧ実測波形を構成する実際のｆａｓｔＰＩＩＩ波Ｉ波
、ＰＩＩ波、ｓｌｏｗＰＩＩ波およびｏｐ波に、時間お
よび周波数の双方の領域において極めて良好に一致する
ことが認識されるのであり、それら推定した波形パラメ
ータに基づいて、ＥＲＧ実測波形を構成する実際のｆａ
ｓｔＰＩＩＩ波波、Ｐ■波、ｓｌｏｗＰ［［波およびｏ
ｐ波を精度良く再構成できることが認められるのである
。換言すれば、ｆａｓｔＰＩ［［波、ＰＩＩ波、５ｌｏ
ｉｖＰＨＩ波およびｏｐ波のＥＲＧ波形の各波形成分を
精度良く抽出できるのである。なお、それら波形成分の
抽出は、特定の任意の成分だけについて行うことも可能
であり、また特定の複数乃至全部の成分について同時に
行うことも可能である。

次に、上述のような手法に従って抽出したＥＲＧ波形戒
分成分析例について説明する。

先ず、第１０図の（ａ）には、患部（軽度網膜変性症、
６０才女子）について測定されたＥＲＧ波形■°が、正
常眼（２２才、男子）について測定されたＥＲＧ波形■
と比較して示されており、また第１０図の（ｂ）には、
上記手法に従って抽出された患部ＥＲＧ波形■１のｆａ
ｓｔＰＩＩＩ波波［相］１ＰＩ波■’　、ｓｌｏｗＰ　
ｍ波＠１およびｏｐ波０′が、同じく上記手法に従って
抽出された正常眼ＥＲＧ波形■のｆａｓｔＰ［１波［相
］、ＰＩＩ波■、ｓｌｏｗＰＩＩＩ波＠およびＯｐ波＠
と比較して示され°Ｃいる。

第１Ｏ図の（ｂ）の各抽出波形成分の比較から明らかな
ように、ｆａｓｔＰＩＩＩ波ｒ波（［相］、［相］′）
およびｓｌｏｗＰＩ［［波（＠、　＠　’　）　ニツイ
テハ、患部ＥＲＧは正常眼ＥＲＧとほぼ同様の波形を示
すが、ＰＩＩ波（■、■９）については、患部ＥＲＧ波
形■１の方が正常眼ＥＲＧ波形■よりも減弱しているこ
とが判る。つまり、ｂ波減弱を示す網膜変性症ＥＲＧの
特徴的な波形変化（第１０図の（ａ）参照）を、その基
本構成要素であるＰＩ波から捉えることができるのであ
り、本発明は、この意味において、極めて画期的なもの
と言い得るのである。また、従来、ＥＲＧの各波形成分
の光刺激感度の違いを利用して、正常眼では明瞭なり波
のみを生ずるような弱刺激条件下で、患部ＥＲＧのｂ波
が応答しないといった知見から網膜変性症ＥＲＧにおけ
るｂ波減弱の解析を行っていたものを、本発明は、−船
釣なＥＲＧ検査において使用される光刺激条件のもとで
計測されたＥＲＧから、患部を同定することを可能と為
すものであり、このことから、臨床的にも大きな意義を
もたらすものと言うことができる。

次に、第１１図中の［相］は、網膜変性症のＥＲＧ波形
の一例を示すものであるが、そのＥＲＧ波形０に見られ
るように、網膜変性症のＥＲＧ波形においては、ｏｐ波
の滅弱とともにａ波に続いて小さな陽性波が認められる
ことが多い。一方、第１１図中の■は、前記第１０図の
（ａ）に示した患Ｉｆｆ　Ｅ　ＲＧ波形■“　（同図に
破線で示す）から抽出した波形成分のうち、ｏｐ波を除
く、ｆａｓｔＰＩＩＩ波、ｐｎ波、ｓｌｏｗＰＩＩＩ［
波を合成して再構成した合ｔｃＥＲＧ波形を示すもので
あるが、その合成ＥＲＧ波形＠には、ａ波に続く小さな
陽性波が明らかに現れている。つまり、このことから、
ａ波に続く小さな陽性波がｏｐ波成分には依存せず、他
の波形成分（ｆａｓｔＰｌ［１波、ＰＩＩ波、５ｌｏｈ
ＰＩＩＩ波）のを或によって生じることが明瞭に認識さ
れるのであり、それらｆａｓｔＰＩＩＩ波、ＰＩＩ波お
よびｓｌｏｗＰＩ［［波を台底することによって、症状
が進行してｏｐ波が消失した場合におけるＥＲＧ波形の
概形を予見し得ることが認識されるのである。このよう
に、本発明は、ＥＲＧ波形から抽出した任意の波形成分
を合成することによって、症例進行のシミュレーション
、逆に言えば、症例回復のシミュレーションができると
いった意味からも、重要な意義を有するものである。

また、第１２図は、視機能正常者（２２才、男子）、眼
疾患者１（軽度Ｍ４膜変性症、６０才女子）、眼疾患者
２（網膜変性症、６９才女子）に対する測定（対象デー
タ総計１８例）によって得られた、典型的な正常ＥＲＧ
波形■、軽度網膜変性症ＥＲＧ波形■および網膜変性症
波形■を比較して示すものであるが、それらの比較から
、患者１のＥＲＧ波形＠は、正常眼ＥＲＧ波形■に比べ
てａ波およびｂ波の減弱が著しいものの、ｏｐ波は比較
的残存していることが認められ、一方、患者２のＥＲＧ
波形■は、ａ波が正常眼ＥＲＧ波形［相］とほぼ同様の
振幅を示すものの、ｂ波およびｏｐ波の減弱が認められ
、特にｏｐ波は、比較対象の中でも、振幅の減弱、振動
周期の延長が著しいことが認められる。

ところで、第１３図の（ａ）〜（ｄ）には、上記１８例
のＥＲＧの測定波形から、本実施例手法を用いて推定し
た。ｐ波の時間的因子に関するパラメータを各対象音別
にプロットしたものが示されている。より具体的には、
第１３図の（ａ）および（Ｃ）には、ｏｐ波の第１波（
Ｏ７）についての固有角周波数および遅れ時間が、また
第１３図の（ｂ）および（ｄ）には、ｏｐ波の第２波（
Ｏ２）以降についての固有角周波数および遅れ時間が、
それぞれプロットされている。

而して、それらの結果から、ｏｐ波の第１波（０、）お
よび第２波（０２）以降の双方の成分において、患部Ｅ
ＲＧ波形■、０におけるｏｐ波の固有角周波数の低下、
および遅れ時間の延長が明確に認識されるのであり、さ
らに、第１２図の計測波形■において著しいｏｐ波の減
弱がみられた患者２について、第１３図の（ａ）〜（ｄ
）に示すｏｐ波の特徴パラメータ全般にわたって、その
値が正常眼（正常者）の値から大きく逸脱していること
が明瞭に認識されるのである。

すなわち、このことから明らかなように、本発明手法に
従えば、・従来の患部ＥＲＧに関する知見を定量的に捉
うことかできるのであり、それ故、単にＥＲＧ波形の定
量解析が可能になるばかりでなく、電子計算機によるＥ
ＲＧ波形の自動解析、診断システムの構築が可能になる
のである。

なお、上記固有角周波数の減少は、ｏｐ波の振動周期の
延長を意味している。

以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、これはあく
までも例示であり、本発明が上述の具体例に限定される
ことなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々
なる変更、修正、改良等を施した態様で実施できること
は、勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明手法は、ＥＲＧについての
本発明者らの種々なる検討の結果見出された生理学的知
見に基づいて為されたものであって、ａ波、ｂ波および
ｏｐ波を含むＥＲＧ波形から、その基本構成要素である
ｆａｓｔＰＩＩＩ波、ｓｌｏｗＰ■波およびＰＩＩ波を
電気的に抽出し得るようにしたものであるため、人眼に
適用した場合においても、人体に悪影響を及ぼすことな
く、それらｆａｓｔｐｍ波、ｓｌｏｗＰＩＩＩ波および
Ｐｉｔ波を単独で、若しくは必要に応じて同時に抽出す
ることができるのであり、それ故、従来においそは測定
し得なかった人眼網膜の細胞応答の測定に適用して、人
眼網膜の各細胞機能とその状態を知る上で極めて太きな
効果が期待できるのである。

また、本発明手法によれば、人眼ＥＲＧについても、Ｅ
ＲＧ波形の基本構成要素であるｆａｓｔＰＩＩＩ波波、
ｓｌｏｗＰＩＩ［波、ＰＩＩ波およびｏｐ波を単独で、
若しくは必要に応じて同時に抽出できるため、それら抽
出したＥＲＧ波形の基本構成要素に基づいて各種眼疾患
を微視的に判定することが可能になるのであり、更に、
−船釣なＥＲＣ，検査において使用される光刺激条件下
で計測されたＥＲＧから患部を同定できるため、臨床的
にも極めて大きな効果が期待できるのである。

さらに、ｆａｓｔＰＩＩＩ波、ｓｌｏｗＰＩ［［波、Ｐ
ＩＩ波およびｏｐ波を個々に且つ同時に抽出できること
から、抽出した波形成分のうちの任意のものを合成する
ことによって、眼疾患の症例進行状態を予見できるとい
った利点がある外、眼疾患治療の為の各種薬剤投与の効
果、外科手術後における網膜機能の回復の予見が可能と
なるといった利点があるのであり、眼疾患の新しい治療
法、すなわち新薬の開発、新しい手術法の開発等に大き
く貢献できるといった効果が得られるのである。

加えて、対応する波形パラメータから各波形成分の特徴
を定量的に表すことが可能となるため、単なるＥＲＧの
定量解析だけでなく、電子計算機によるＥＲＧ自動解析
、診断システムの確立が可能になるといった利点もある
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＥＲＧ波形を示すグラフであり、第２図は、
ＥＲＧ波形の波形成分を説明するための説明図であり、
第３図は、正常眼ＥＲＧ波形とその微分波形とを比較し
て示すグラフである。 第４図は、本発明手法の実施に用いて好適な装置の一例
を概略的に示すブロック図であり、第５図は、ｆａｓｔ
ＰＩＩＩ波Ｉ波およびＰ■波の波形パラメータの推定段
階におけるＥＲＧモデル波形とその微分波形を、ＥＲＧ
実測波形およびその微分波形と比較して示すグラフであ
り、第６図は、ｆａｓｔＰＩＩＩ波、ＰＵ波、ｓｌｏｗ
ＰＩＩｉ波の各波形パラメータの推定段階におけるＥＲ
Ｇモデル波形とその微分波形を、ＥＲＧ実測波形および
その微分波形と比較して示すグラフであり、第７図は、
第６図に示すＥＲＧモデル波形のパワースペクトルとＥ
ＲＧ実測波形のパワースペクトルを比較して示すグラフ
であり、第８図は、ｆａｓｔＰｌ波、ＰＩＩ波、ｓｌｏ
ｗＰＩ［［波及びｏｐ波の全波形スペクトルを最終的に
推定した段階のＥＲＧモデル波形とその微分波形を、Ｅ
ＲＧ実測波形およびその微分波形と比較して示すグラフ
であり、第９図の（ａ）は、第８図に示すＥＲＧモデル
波形のパワースペクトルとＥ　ＲＧ実測波形のパワース
ペクトルを比較して示すグラフであり、第９図の（ｂ）
は、第８図に示すＥＲＧモデル波形の位相特性をＥＲＧ
実測波形の位相特性と比較して示すグラフである。 第１０図の（ａ）は、正常眼ＥＲＧ波形と網膜変性症Ｅ
ＲＧ波形を比較して示すグラフであり、第１０図の（ｂ
）は、第１０図の（ａ）に示す正常眼ＥＲＧ波形から本
発明手法に従って抽出した各波形成分と、網膜変性症Ｅ
ＲＧ波形から本発明手法に従って抽出した各波形成分と
を比較して示すグラフであり、第１１図は、進行状態の
異なる患部について測定した二つの網膜変性症ＥＲＧ実
測波形と、その一方のＥＲＧ波形から本発明手法に従っ
て抽出した４つの波形成分のうち、ｏｐ波を除く３つの
波形成分を合成して構成したＥＲＧモデル波形とを、比
較して示すグラフであり、第１２図は、正常眼ＥＲＧ波
形と、軽度網膜変性症ＥＲＧ波形と、網膜変性症ＥＲＧ
波形とを比較して示すグラフであり、第１３図の（ａ）
は、各々複数の正常眼ＥＲＧ波形、軽度網膜変性症ＥＲ
Ｇ波形および網膜変性症ＥＲＧ波形について、本発明手
法に従ってｏｐ波の第１波（○ｌ）の成分の固有角周波
数を測定した結果を示すグラフであり、第１３図の（ｂ
）は、同じく、ｏｐ波の第２波（０□）以降の成分の固
有角周波数を測定した結果を示すグラフであり、第１３
図の（Ｃ）は、同じく、ｏｐ波の第１波（０，）の成分
の遅れ時間を測定した結果を示すグラフであり、第１３
図の（ｄ）は、同じく、ｏｐ波の第２波（０□）以降の
成分の遅れ時間を測定した結果を示すグラフである。 ２：ＥＲＧ実測部　　４：実測微分波形決定部６Ａ〜６
Ｄ：モデル波形設定部 ８　： ＥＲＧモデル波形合戒合 成 ：モデル微分波形決定部 二重み付は設定部 ■ ：減算手段 ：誤差評価関数算出部 ２０：最適化部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ波，ｂ波およびｏｐ波を含む網膜電位図波形か
   ら、ｆａｓｔＰIII波、ｓｌｏｗＰIII波およびＰII波の
   うちの少なくとも一つの波形成分を抽出することを特徴
   とする網膜電位図波形からの波形成分抽出方法。
2. （２）ａ波，ｂ波およびｏｐ波を含む網膜電位図波形か
   ら、ｆａｓｔＰIII波、ｓｌｏｗＰIII波、ＰII波および
   ｏｐ波のうちの少なくとも一つの波形成分を抽出するに
   際して、それら波形成分をモデル化し、該モデル化した
   波形成分の各波形パラメータを最適化することによって
   、その最適化した波形パラメータの波形を実際の波形成
   分と同定し、抽出することを特徴とする網膜電位図波形
   からの波形成分抽出方法。
3. （３）前記波形成分の抽出に際して、少なくとも、前記
   波形成分をモデル化するモデル化手段と、実際の計測波
   形と該モデル化手段にてモデル化した波形成分の合成波
   形とを比較し、その比較結果に基づいて、該モデル化し
   た波形成分を実際の波形成分と同定する同定手段とを用
   いることを特徴とする請求項（２）記載の波形成分抽出
   方法。
4. （４）前記波形成分の抽出に際して、前記網膜電位図波
   形の微分波形を求める工程と、かかる微分波形に基づい
   て前記波形成分をモデル化する工程と、実際の計測波形
   とモデル化した波形成分の合成波形との誤差を求める工
   程と、かかる誤差を最小にするように、前記モデル化し
   た波形成分の波形パラメータを最適化する工程とを含む
   ことを特徴とする請求項（２）または（３）に記載の波
   形成分抽出方法。