JPH08105B2 - 固視微動検査装置 - Google Patents
固視微動検査装置Info
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- JPH08105B2 JPH08105B2 JP4318423A JP31842392A JPH08105B2 JP H08105 B2 JPH08105 B2 JP H08105B2 JP 4318423 A JP4318423 A JP 4318423A JP 31842392 A JP31842392 A JP 31842392A JP H08105 B2 JPH08105 B2 JP H08105B2
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- Japan
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- eye movement
- subject
- movement
- eye
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固視微動検査装置に関
し、特に、被験者の視線を測定し、フラクタル次元を計
算して被験者の脳機能，眼球運動制御機構の異常を検査
するような固視微動検査装置に関する。
し、特に、被験者の視線を測定し、フラクタル次元を計
算して被験者の脳機能，眼球運動制御機構の異常を検査
するような固視微動検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルツハイマー型痴呆症の患者数は、ア
メリカで約４００万人，日本でも約１００万人に上ると
推定されている。日本人に多い脳血管障害性痴呆などの
老人性痴呆症に比べ、アルツハイマー型痴呆症は原因が
不明であり、早期診断，治療のためにもその究明が急が
れている。しかし、脳血管性痴呆症とアルツハイマー型
痴呆症とでは、その症例が典型でないときは鑑別が難し
く、発症後経過，薬物治療法などがそれぞれ異なること
から、より正確な鑑別法の提案が望まれていた。
メリカで約４００万人，日本でも約１００万人に上ると
推定されている。日本人に多い脳血管障害性痴呆などの
老人性痴呆症に比べ、アルツハイマー型痴呆症は原因が
不明であり、早期診断，治療のためにもその究明が急が
れている。しかし、脳血管性痴呆症とアルツハイマー型
痴呆症とでは、その症例が典型でないときは鑑別が難し
く、発症後経過，薬物治療法などがそれぞれ異なること
から、より正確な鑑別法の提案が望まれていた。
【０００３】従来からの両者の鑑別法としては、Hachin
ski の虚血点数表などが提案されている。この虚血点数
表は、過去に脳溢血や脳梗塞に罹ったかどうかに応じて
点数を付けていき、それがある点数を越えると脳血管性
と判断し、そうでなければアルツハイマー型痴呆症と判
断するものである。しかしながら、この方法では、その
患者に脳血管障害などの既往症がなければ、鑑別が難し
くなるという問題点がある。
ski の虚血点数表などが提案されている。この虚血点数
表は、過去に脳溢血や脳梗塞に罹ったかどうかに応じて
点数を付けていき、それがある点数を越えると脳血管性
と判断し、そうでなければアルツハイマー型痴呆症と判
断するものである。しかしながら、この方法では、その
患者に脳血管障害などの既往症がなければ、鑑別が難し
くなるという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アルツハイマー型痴呆
症では、比較的病初期から視覚認識障害や行為障害など
の「道具機能」の障害とされる神経心理学的症状が出現
することが知られている。このことに着目して、藤井他
は、眼球運動を用いて次のような分析を行ない報告をし
ている。すなわち、向かって左側の立方体の原図を見な
がら、その右側に立方体を模写するという課題で、構成
障害が明らかでない初期のステージＩのアルツハイマー
型痴呆患者でも、注視点分布の異常や両図形から逸脱し
た単振幅のサッカードの発生や長時間注視点が同じ地点
に駐留するなど、一点を見つめることができないという
症状、いわゆる Balint 症候群類似の特徴的な所見を得
ている。
症では、比較的病初期から視覚認識障害や行為障害など
の「道具機能」の障害とされる神経心理学的症状が出現
することが知られている。このことに着目して、藤井他
は、眼球運動を用いて次のような分析を行ない報告をし
ている。すなわち、向かって左側の立方体の原図を見な
がら、その右側に立方体を模写するという課題で、構成
障害が明らかでない初期のステージＩのアルツハイマー
型痴呆患者でも、注視点分布の異常や両図形から逸脱し
た単振幅のサッカードの発生や長時間注視点が同じ地点
に駐留するなど、一点を見つめることができないという
症状、いわゆる Balint 症候群類似の特徴的な所見を得
ている。
【０００５】これらの原因について、アルツハイマー型
痴呆症では、ＭＲＩ（核磁気共鳴）検査から空間視に関
係する頭頂葉の機能に障害が生じていると考えられるこ
とから、頭頂葉を中心とした後方連合野の機能低下によ
る構成障害や眼球運動の障害などの外空間視の障害によ
る奥行知覚や目標地点の位置の認識の機能低下など眼球
運動系の座標と体中心の座標との間などの座標変換系の
障害や視運動協調機構障害の可能性を示唆している。
痴呆症では、ＭＲＩ（核磁気共鳴）検査から空間視に関
係する頭頂葉の機能に障害が生じていると考えられるこ
とから、頭頂葉を中心とした後方連合野の機能低下によ
る構成障害や眼球運動の障害などの外空間視の障害によ
る奥行知覚や目標地点の位置の認識の機能低下など眼球
運動系の座標と体中心の座標との間などの座標変換系の
障害や視運動協調機構障害の可能性を示唆している。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、被
験者の眼球運動により実現される視線の動きに着目し、
脳機能に関係する疾患を容易に判断できるような固視微
動検査装置を提供することである。
験者の眼球運動により実現される視線の動きに着目し、
脳機能に関係する疾患を容易に判断できるような固視微
動検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
被験者の眼球運動を検出して脳機能に関係する疾患を検
査する固視微動検査装置であって、被験者の眼球の動き
を検出して注視位置を検出する眼球運動検出手段と、被
験者に対して指標を提示する指標提示手段と、被験者が
提示された指標を注視しているときの眼球運動検出手段
によって検出された視線移動の時間変化から微小振動を
求める微小振動演算手段と、演算された微小振動に応じ
て、フラクタル次元を演算し、演算されたフラクタル次
元に応じて、眼球制御系の特性を定量化するフラクタル
次元演算手段と、演算されたフラクタル次元と予め定め
る標準値とを比較し、脳機能に関する疾患を判断する判
断手段を備えて構成される。
被験者の眼球運動を検出して脳機能に関係する疾患を検
査する固視微動検査装置であって、被験者の眼球の動き
を検出して注視位置を検出する眼球運動検出手段と、被
験者に対して指標を提示する指標提示手段と、被験者が
提示された指標を注視しているときの眼球運動検出手段
によって検出された視線移動の時間変化から微小振動を
求める微小振動演算手段と、演算された微小振動に応じ
て、フラクタル次元を演算し、演算されたフラクタル次
元に応じて、眼球制御系の特性を定量化するフラクタル
次元演算手段と、演算されたフラクタル次元と予め定め
る標準値とを比較し、脳機能に関する疾患を判断する判
断手段を備えて構成される。
【０００８】請求項２に係る発明は、被験者の眼球運動
を検出して脳機能に関係する疾患を検査する固視微動検
査装置であって、被験者の眼球の動きを検出して注視位
置を検出する眼球運動検出手段と、被験者の頭部の動き
を検出する頭部運動検出手段と、被験者に対して指標を
提示する指標提示手段と、被験者が提示された指標を注
視しているときの眼球運動検出手段の検出出力と頭部運
動検出手段の検出出力とに基づいて、視線移動の時間変
化から微小振動を求める微小振動演算手段と、演算され
た微小振動に応じて、フラクタル次元を演算し、演算さ
れたフラクタル次元に応じて、眼球制御系の特性を定量
化するフラクタル次元演算手段と、演算されたフラクタ
ル次元と予め定める標準値とを比較し、脳機能に関する
疾患を判断する判断手段を備えて構成される。
を検出して脳機能に関係する疾患を検査する固視微動検
査装置であって、被験者の眼球の動きを検出して注視位
置を検出する眼球運動検出手段と、被験者の頭部の動き
を検出する頭部運動検出手段と、被験者に対して指標を
提示する指標提示手段と、被験者が提示された指標を注
視しているときの眼球運動検出手段の検出出力と頭部運
動検出手段の検出出力とに基づいて、視線移動の時間変
化から微小振動を求める微小振動演算手段と、演算され
た微小振動に応じて、フラクタル次元を演算し、演算さ
れたフラクタル次元に応じて、眼球制御系の特性を定量
化するフラクタル次元演算手段と、演算されたフラクタ
ル次元と予め定める標準値とを比較し、脳機能に関する
疾患を判断する判断手段を備えて構成される。
【０００９】請求項３に係る発明では、請求項１または
２のフラクタル次元演算手段は、微小振動を時系列的な
２次元データとして表わし、その２次元データに応じ
て、位相空間の次元の設定を行ない、設定された位相空
間の次元に応じて相関次元を演算する。
２のフラクタル次元演算手段は、微小振動を時系列的な
２次元データとして表わし、その２次元データに応じ
て、位相空間の次元の設定を行ない、設定された位相空
間の次元に応じて相関次元を演算する。
【００１０】請求項４に係る発明では、請求項１または
２の微小振動演算手段は、眼球運動検出手段の検出出力
に応じて、左右の眼の眼球制御系のそれぞれの微小振動
を判別し、フラクタル次元演算手段は、演算されたそれ
ぞれの微小振動に応じて、それぞれの制御系について同
時にフラクタル次元の時間依存性を解析する。
２の微小振動演算手段は、眼球運動検出手段の検出出力
に応じて、左右の眼の眼球制御系のそれぞれの微小振動
を判別し、フラクタル次元演算手段は、演算されたそれ
ぞれの微小振動に応じて、それぞれの制御系について同
時にフラクタル次元の時間依存性を解析する。
【００１１】請求項５に係る発明では、請求項３のフラ
クタル次元演算手段は、位相空間を部分空間に分割した
後、各部分空間でフラクタル次元を演算する。
クタル次元演算手段は、位相空間を部分空間に分割した
後、各部分空間でフラクタル次元を演算する。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【作用】この発明に係る固視微動検査装置は、被験者に
対して指標を提示し、被験者が提示された指標を注視し
ているときの眼球運動に基づく視線移動の時間変化から
微小振動を求め、その微小振動に応じてフラクタル次元
を演算し、そのフラクタル次元に応じて眼球制御系の特
性を定量化し、予め定める標準値と比較することによっ
て脳機能に関する疾患を判断する。より好ましくは、被
験者の頭部の動きを検出し、頭部運動の動きと眼球の動
きとに基づいて、視線移動の時間変化から微小振動を求
める。
対して指標を提示し、被験者が提示された指標を注視し
ているときの眼球運動に基づく視線移動の時間変化から
微小振動を求め、その微小振動に応じてフラクタル次元
を演算し、そのフラクタル次元に応じて眼球制御系の特
性を定量化し、予め定める標準値と比較することによっ
て脳機能に関する疾患を判断する。より好ましくは、被
験者の頭部の動きを検出し、頭部運動の動きと眼球の動
きとに基づいて、視線移動の時間変化から微小振動を求
める。
【００１５】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の概略ブロック図
である。図１において、眼球運動検出部２は被験者の眼
球の動きを検出するものであり、その検出出力は信号処
理回路３でディジタル信号に変換され、演算部１に与え
られる。演算部１は指標制御装置５に制御信号を与え、
指標板４の指標を提示させる。指標としては、たとえば
発光ダイオードなどを点灯させることが考えられる。演
算部１は指標板４に提示されている指標を被験者が注視
しているときに眼球運動検出部２で検出された検出出力
に応じて、固視微動データを演算し、フラクタル次元の
値やフラクタル次元の時間依存性を求め、脳機能に関係
する疾患を判断し、その判断出力を出力部６に与える。
出力部６としては、表示装置やプリンタなどが考えられ
る。
である。図１において、眼球運動検出部２は被験者の眼
球の動きを検出するものであり、その検出出力は信号処
理回路３でディジタル信号に変換され、演算部１に与え
られる。演算部１は指標制御装置５に制御信号を与え、
指標板４の指標を提示させる。指標としては、たとえば
発光ダイオードなどを点灯させることが考えられる。演
算部１は指標板４に提示されている指標を被験者が注視
しているときに眼球運動検出部２で検出された検出出力
に応じて、固視微動データを演算し、フラクタル次元の
値やフラクタル次元の時間依存性を求め、脳機能に関係
する疾患を判断し、その判断出力を出力部６に与える。
出力部６としては、表示装置やプリンタなどが考えられ
る。
【００１６】図２は図１に示した頭部運動検出部をゴー
グルへ装着した例を示す図であり、図３は眼球運動検出
部２の具体例を示す図である。
グルへ装着した例を示す図であり、図３は眼球運動検出
部２の具体例を示す図である。
【００１７】図２に示したゴーグルは被験者が装着する
ものであって、それぞれの下部には眼球運動検出部２
１，２２が設けられる。眼球運動検出部２１，２２はそ
れぞれ図３に示すように、中央に設けられた発光ダイオ
ード２３とその両側に設けられたフォトダイオード２
４，２５とを含む。発光ダイオード２３は比較的指向性
の広い±２１°程度の赤外線投射の発光ダイオードが用
いられ、フォトダイオード２４，２５は指向性の鋭い±
１０°程度のものが用いられる。発光ダイオード２３か
ら眼球２６に投射された光は黒眼２７と白眼２８とで反
射率が異なり、この反射率の違いをオペアンプ２９で増
幅し、その差をとれば図３（ｂ）に示すように水平（左
右）の出力となり、図３（ｃ）に示すようにオペアンプ
３０で和をとれば垂直（上下）の出力となる。
ものであって、それぞれの下部には眼球運動検出部２
１，２２が設けられる。眼球運動検出部２１，２２はそ
れぞれ図３に示すように、中央に設けられた発光ダイオ
ード２３とその両側に設けられたフォトダイオード２
４，２５とを含む。発光ダイオード２３は比較的指向性
の広い±２１°程度の赤外線投射の発光ダイオードが用
いられ、フォトダイオード２４，２５は指向性の鋭い±
１０°程度のものが用いられる。発光ダイオード２３か
ら眼球２６に投射された光は黒眼２７と白眼２８とで反
射率が異なり、この反射率の違いをオペアンプ２９で増
幅し、その差をとれば図３（ｂ）に示すように水平（左
右）の出力となり、図３（ｃ）に示すようにオペアンプ
３０で和をとれば垂直（上下）の出力となる。
【００１８】図４はこの発明の一実施例の動作を説明す
るためのフロー図であり、図５はこの発明の一実施例に
よる鑑別結果を示す図である。
るためのフロー図であり、図５はこの発明の一実施例に
よる鑑別結果を示す図である。
【００１９】次に、図１〜図５を参照して、この発明の
一実施例の具体的な動作について説明する。まず、被験
者は図２に示す眼球運動検出部２を頭部に装着する。こ
のとき、被験者の頭部を固定するために顎台などが用い
られる。演算部１は指標制御装置５に制御信号を与え、
指標板４の発光ダイオードを点灯させる。被験者が指標
板４の指標を注視しているとき、図３に示す発光ダイオ
ード２３によって眼球２６に赤外光が照射され、フォト
ダイオード２４，２５によって眼の黒眼からの反射光と
白眼からの反射光が受光される。フォトダイオード２
４，２５の受光出力は信号処理回路３に与えられてディ
ジタル化された後、眼球運動データとして演算部１に与
えられる。
一実施例の具体的な動作について説明する。まず、被験
者は図２に示す眼球運動検出部２を頭部に装着する。こ
のとき、被験者の頭部を固定するために顎台などが用い
られる。演算部１は指標制御装置５に制御信号を与え、
指標板４の発光ダイオードを点灯させる。被験者が指標
板４の指標を注視しているとき、図３に示す発光ダイオ
ード２３によって眼球２６に赤外光が照射され、フォト
ダイオード２４，２５によって眼の黒眼からの反射光と
白眼からの反射光が受光される。フォトダイオード２
４，２５の受光出力は信号処理回路３に与えられてディ
ジタル化された後、眼球運動データとして演算部１に与
えられる。
【００２０】演算部１はディジタル化された眼球運動デ
ータを時系列的な二次元サンプリングデータとして取込
む。ここで言う二次元データは任意の座標系、すなわ
ち、極座標系や直交座標系上の座標に相当する。演算部
１はこれらの座標軸の１つをｘ（ｔ）として固視微動の
フラクタル次元を導出する。時系列のサンプリングデー
タで簡単にフラクタル次元を計算する方法として、たと
えば、N. B. Abraham etal. : Phys. Lett., Vol 144A
(5). 第２１７頁〜第２２１頁（１９８６）がある。演
算部１はデータの前処理を行なうために、時系列的な一
次元データをｘ（ｔ）とし、このデータから適当なサン
プリング周期を選び、離散的なデータ｛ｘ i ＝ｘ
（ｔi ）：ｉ＝１…ｎ｝を生成する。
ータを時系列的な二次元サンプリングデータとして取込
む。ここで言う二次元データは任意の座標系、すなわ
ち、極座標系や直交座標系上の座標に相当する。演算部
１はこれらの座標軸の１つをｘ（ｔ）として固視微動の
フラクタル次元を導出する。時系列のサンプリングデー
タで簡単にフラクタル次元を計算する方法として、たと
えば、N. B. Abraham etal. : Phys. Lett., Vol 144A
(5). 第２１７頁〜第２２１頁（１９８６）がある。演
算部１はデータの前処理を行なうために、時系列的な一
次元データをｘ（ｔ）とし、このデータから適当なサン
プリング周期を選び、離散的なデータ｛ｘ i ＝ｘ
（ｔi ）：ｉ＝１…ｎ｝を生成する。
【００２１】次に、演算部１は位相空間の次元の設定を
行なう。すなわち、 Ｘ1 （ｉ）＝（ｘi ，ｘi-1 ） ただし、ｉ＝１，３，…，２ｎ＋１，…，Ｎ−１ として、ｘi の対Ｘi を作成する。擬似位相空間上の軌
道ｘi はトポロジカルには位相空間上の（ｘ（ｔ），ｖ
（ｔ））と同等となる。ただし、ｖ（ｔ）はｘ（ｔ）の
時間微分（速度）を表わす。
行なう。すなわち、 Ｘ1 （ｉ）＝（ｘi ，ｘi-1 ） ただし、ｉ＝１，３，…，２ｎ＋１，…，Ｎ−１ として、ｘi の対Ｘi を作成する。擬似位相空間上の軌
道ｘi はトポロジカルには位相空間上の（ｘ（ｔ），ｖ
（ｔ））と同等となる。ただし、ｖ（ｔ）はｘ（ｔ）の
時間微分（速度）を表わす。
【００２２】次に、演算部１は相関関数の計算を行な
う。すなわち、上述のN. B. Abrahamet al.の方法に従
い、擬似位相空間上のデータ点の集合について、フラク
タル次元として以下で定義する相関次元を計算する。
う。すなわち、上述のN. B. Abrahamet al.の方法に従
い、擬似位相空間上のデータ点の集合について、フラク
タル次元として以下で定義する相関次元を計算する。
【００２３】相関次元の定義： ｆｒａｃ．ｄｉｍ＝ｌｏｇ（Ｃ（ｒ））／ｌｏｇ（ｒ） ただし、Ｃ（ｒ）：相関関数、ｒ：各データ点間の距離 Ｃ（ｒ）＝ｌｉｍ１／Ｎ2 ・Ｎi ・Ｎj Ｈ（ｒ−｜ｘi
−ｘj ｜） ｘi ：時刻ｔi における測定点の位置 Ｈ（ｒ）：Heaviside step関数 このようにして固視微動を測定し、フラクタル次元を計
算し、そのフラクタル次元の値を予め測定した標準的な
健常者の値や患者の値と比較し、出力部６に出力し、た
とえば表示装置に表示させたり、プリンタによってプリ
ントアウトする。その結果は図５に示すようになる。図
５は解析例として、フラクタル次元の埋込次元依存性を
示したものであり、横軸は情報空間の埋込次元を示し、
縦軸にフラクタル次元を示す。アルツハイマー患者の例
をＭ．Ａ．およびＴ．Ｃ．で示す。ここでアルツハイマ
ー患者Ｔ．Ｃ．では、検査中に姿勢が変化し、検査に失
敗した例であるが、このような場合、明らかに正しく検
査した場合の健常者や患者とは異なることが確実にわか
る。フラクタル次元の埋込次元依存性において、健常者
ＨＣの場合（Ｋ．Ｆ．，Ｍ．Ｄ．の例）とアルツハイマ
ー患者Ｍ．Ａ．，Ｔ．Ｃ．やＭＩＤ患者Ｙ．Ｙ．とを比
較し、健常者の場合、高い埋込次元でより高くなってい
るのがわかる。また、アルツハイマー病患者Ｍ．Ａ．と
ＭＩＤ患者Ｙ．Ｙ．とを比較しても、定量的に有意差を
確認することができる。
−ｘj ｜） ｘi ：時刻ｔi における測定点の位置 Ｈ（ｒ）：Heaviside step関数 このようにして固視微動を測定し、フラクタル次元を計
算し、そのフラクタル次元の値を予め測定した標準的な
健常者の値や患者の値と比較し、出力部６に出力し、た
とえば表示装置に表示させたり、プリンタによってプリ
ントアウトする。その結果は図５に示すようになる。図
５は解析例として、フラクタル次元の埋込次元依存性を
示したものであり、横軸は情報空間の埋込次元を示し、
縦軸にフラクタル次元を示す。アルツハイマー患者の例
をＭ．Ａ．およびＴ．Ｃ．で示す。ここでアルツハイマ
ー患者Ｔ．Ｃ．では、検査中に姿勢が変化し、検査に失
敗した例であるが、このような場合、明らかに正しく検
査した場合の健常者や患者とは異なることが確実にわか
る。フラクタル次元の埋込次元依存性において、健常者
ＨＣの場合（Ｋ．Ｆ．，Ｍ．Ｄ．の例）とアルツハイマ
ー患者Ｍ．Ａ．，Ｔ．Ｃ．やＭＩＤ患者Ｙ．Ｙ．とを比
較し、健常者の場合、高い埋込次元でより高くなってい
るのがわかる。また、アルツハイマー病患者Ｍ．Ａ．と
ＭＩＤ患者Ｙ．Ｙ．とを比較しても、定量的に有意差を
確認することができる。
【００２４】脳疾患患者において、フラクタル次元が低
いのは定性的には水平方向のマイクロサッカードの多発
により、固視微動の軌跡が健常者の場合の二次元的な運
動に比べ、より一次元的な運動になっていることによ
る。個人差によって、健常者や他の患者ＭＩＤと鑑別し
にくい場合もあるが、この結果に従来のHachinski の虚
血点数表や脳のＣＴ画像診断などと組合わせて、この方
法による判別を行なうと、より完全に鑑別することがで
きる。
いのは定性的には水平方向のマイクロサッカードの多発
により、固視微動の軌跡が健常者の場合の二次元的な運
動に比べ、より一次元的な運動になっていることによ
る。個人差によって、健常者や他の患者ＭＩＤと鑑別し
にくい場合もあるが、この結果に従来のHachinski の虚
血点数表や脳のＣＴ画像診断などと組合わせて、この方
法による判別を行なうと、より完全に鑑別することがで
きる。
【００２５】なお、前述の吉野誠司他が発表した両眼の
眼球運動の時間微分の相互相関から眼精疲労を評価する
方法と同様にして被験者の見る指標を診断させ、指標の
動きに眼球運動、特にサッカードがとのように追従する
かを測定し、そのフラクタル次元を計算するようにして
もよい。もし完全に指標の動きに追従すれば、そのフラ
クタル次元は１となる。
眼球運動の時間微分の相互相関から眼精疲労を評価する
方法と同様にして被験者の見る指標を診断させ、指標の
動きに眼球運動、特にサッカードがとのように追従する
かを測定し、そのフラクタル次元を計算するようにして
もよい。もし完全に指標の動きに追従すれば、そのフラ
クタル次元は１となる。
【００２６】またW. N. Charman : “Fluctuations in
accommodation : a review” Ophthal. Physiol. Opt.,
１９９８，８，第１５３頁〜第１６４頁によると、調節
にも眼球運動の場合の固視微動に相当する微振運動（調
節微動）があり、ノイズとみなされている。そこで、こ
の発明を適用して、微振のフラクタル次元を解析するよ
うにしてもよい。
accommodation : a review” Ophthal. Physiol. Opt.,
１９９８，８，第１５３頁〜第１６４頁によると、調節
にも眼球運動の場合の固視微動に相当する微振運動（調
節微動）があり、ノイズとみなされている。そこで、こ
の発明を適用して、微振のフラクタル次元を解析するよ
うにしてもよい。
【００２７】さらに、S. F. Stanten & L.Stark : IEE
E,. BME-13 第１４０頁〜第１５２頁，１９６６によれ
ば、通常の瞳孔運動に２Ｈｚ程度の周波数で常に存在す
るノイズ成分が確かめられており、このノイズ成分のフ
ラクタル次元を計算するようにしてもよい。特に、瞳孔
系は自律神経系によりコントロールされており、眼科領
域に限らず、精神疾患の診断や各種内科系疾患の治療効
果の評価（定量化）に有用である。
E,. BME-13 第１４０頁〜第１５２頁，１９６６によれ
ば、通常の瞳孔運動に２Ｈｚ程度の周波数で常に存在す
るノイズ成分が確かめられており、このノイズ成分のフ
ラクタル次元を計算するようにしてもよい。特に、瞳孔
系は自律神経系によりコントロールされており、眼科領
域に限らず、精神疾患の診断や各種内科系疾患の治療効
果の評価（定量化）に有用である。
【００２８】図６はこの発明のさらに他の実施例を示す
フロー図である。この図６に示した実施例は、図４に示
した眼球運動データの入力からフラクタル次元の計算ま
でのステップを用い、個々の眼球制御系について同時に
フラクタル次元の時間依存性を解析し、その相互相関か
らシステムとして眼球の総合的な指標を得るようにした
ものである。すなわち、適当な時間間隔でデータを切出
し、その時間間隔のデータに基づいてフラクタル次元の
計算を行ない、各時間間隔の計算結果として、横軸に時
間，縦軸にフラクタル次元をプロットすればよい。
フロー図である。この図６に示した実施例は、図４に示
した眼球運動データの入力からフラクタル次元の計算ま
でのステップを用い、個々の眼球制御系について同時に
フラクタル次元の時間依存性を解析し、その相互相関か
らシステムとして眼球の総合的な指標を得るようにした
ものである。すなわち、適当な時間間隔でデータを切出
し、その時間間隔のデータに基づいてフラクタル次元の
計算を行ない、各時間間隔の計算結果として、横軸に時
間，縦軸にフラクタル次元をプロットすればよい。
【００２９】図７はこの発明のさらに他の実施例を示す
フロー図である。この図７に示した実施例は、上述の実
施例について述べてきたフラクタル次元の拡張概念とし
てマルチフラクタル構造を特徴付けるｆ（α）スペクト
ラム（T. C. Halsey et al.: Phys. Rev., A33 （１９
８６），１１４１）を用いて位相空間中のフラクタル次
元の分布を調べるようにしたものである。
フロー図である。この図７に示した実施例は、上述の実
施例について述べてきたフラクタル次元の拡張概念とし
てマルチフラクタル構造を特徴付けるｆ（α）スペクト
ラム（T. C. Halsey et al.: Phys. Rev., A33 （１９
８６），１１４１）を用いて位相空間中のフラクタル次
元の分布を調べるようにしたものである。
【００３０】上述の各実施例では、位相空間中のデータ
点の集合全体についてフラクタル次元を計算しているた
め、位相空間中の各部分でのフラクタル次元の揺らぎを
無視している。マルチフラクタルでは、位相空間中での
フラクタル次元の分布密度を考慮するので、精密な数値
化が可能となる。すなわち、図７に示すように、位相空
間中のデータ点の測定を一度に行ない、位相空間を部分
空間に分割した後、各部分空間でフラクタル次元を計算
する。そして、出力部６によってフラクタル次元のヒス
トグラムを、横軸をフラクタル次元にとり、縦軸をその
頻度としてグラフをプロットする。
点の集合全体についてフラクタル次元を計算しているた
め、位相空間中の各部分でのフラクタル次元の揺らぎを
無視している。マルチフラクタルでは、位相空間中での
フラクタル次元の分布密度を考慮するので、精密な数値
化が可能となる。すなわち、図７に示すように、位相空
間中のデータ点の測定を一度に行ない、位相空間を部分
空間に分割した後、各部分空間でフラクタル次元を計算
する。そして、出力部６によってフラクタル次元のヒス
トグラムを、横軸をフラクタル次元にとり、縦軸をその
頻度としてグラフをプロットする。
【００３１】図８はこの発明のさらに他の実施例を示す
ブロック図であり、図９は図８に示した頭部運動検出部
の具体例を示す図である。
ブロック図であり、図９は図８に示した頭部運動検出部
の具体例を示す図である。
【００３２】図８に示した実施例は、図１に示した実施
例の構成に加えて、さらに被験者の頭部の動きを検出す
る頭部運動検出部７を設けたものである。頭部運動検出
部７は図９に示すように、磁気センサで構成される。す
なわち、頭部運動検出部７はソース７１となる直交コイ
ルと、センサ７２となる直交コイルとを含む。制御部７
３からの指令に応じて、ドライブ回路７４がソース７１
の直交コイルを駆動して磁界を発生させる。センサ７２
は前述の図２に示したゴーグルに装着されており、頭部
運動検出部７を装着した被験者が動くと、センサ７２に
電圧が誘起され、この電圧を検出回路７５が検出し、そ
の検出出力を制御部７３が演算することにより頭部の移
動に応じたデータが出力される。
例の構成に加えて、さらに被験者の頭部の動きを検出す
る頭部運動検出部７を設けたものである。頭部運動検出
部７は図９に示すように、磁気センサで構成される。す
なわち、頭部運動検出部７はソース７１となる直交コイ
ルと、センサ７２となる直交コイルとを含む。制御部７
３からの指令に応じて、ドライブ回路７４がソース７１
の直交コイルを駆動して磁界を発生させる。センサ７２
は前述の図２に示したゴーグルに装着されており、頭部
運動検出部７を装着した被験者が動くと、センサ７２に
電圧が誘起され、この電圧を検出回路７５が検出し、そ
の検出出力を制御部７３が演算することにより頭部の移
動に応じたデータが出力される。
【００３３】図１０は被験者を中心とした頭部座標系に
ついてその原理を示す図である。次に、図１０を参照し
て、頭部運動検出部７によって検出される頭部座標系に
ついて説明する。頭部座標系は、図１０（ａ）に示すよ
うに、被験者の観察対象に対する平行移動により実現さ
れるＸＹＺ座標系と、図１０（ｂ）に示す頭部の回転運
動に基づく極座標系の２つが考えられる。それぞれの座
標系の頭部移動量を（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），（Ｈψ，Ｈ
φ，Ｈθ）と定義する。ここでは、一例として観察対象
に近づく方向をＹ軸とし、水平移動方向をＸ軸とし、垂
直移動方向をＺ軸とした。ＨφはＸ軸の回転、すなわち
首を上下に傾ける運動を示し、ＨθはＹ軸の回転すなわ
ち左肩から右肩へと一旦首を傾ける運動を示す。Ｈψは
Ｚ軸内の回転であり、首を左右に回転する運動である。
ついてその原理を示す図である。次に、図１０を参照し
て、頭部運動検出部７によって検出される頭部座標系に
ついて説明する。頭部座標系は、図１０（ａ）に示すよ
うに、被験者の観察対象に対する平行移動により実現さ
れるＸＹＺ座標系と、図１０（ｂ）に示す頭部の回転運
動に基づく極座標系の２つが考えられる。それぞれの座
標系の頭部移動量を（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），（Ｈψ，Ｈ
φ，Ｈθ）と定義する。ここでは、一例として観察対象
に近づく方向をＹ軸とし、水平移動方向をＸ軸とし、垂
直移動方向をＺ軸とした。ＨφはＸ軸の回転、すなわち
首を上下に傾ける運動を示し、ＨθはＹ軸の回転すなわ
ち左肩から右肩へと一旦首を傾ける運動を示す。Ｈψは
Ｚ軸内の回転であり、首を左右に回転する運動である。
【００３４】頭部の水平移動（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）によ
り視線が変化するが、これを眼球回転角（Ｅｘ，Ｅｙ）
に換算すると次式が得られる。
り視線が変化するが、これを眼球回転角（Ｅｘ，Ｅｙ）
に換算すると次式が得られる。
【００３５】 Ｅｘ＝１８０／π・ｔａｎ-1Ｈｘ／（Ｄ＋Ｈｙ） …（１） Ｅｙ＝１８０／π・ｔａｎ-1Ｈｚ／（Ｄ＋Ｈｙ） …（２） ただし、Ｄ：被験者から注視点までの距離 首を左肩方向または右肩方向にＨθ傾けると、眼球運動
系の座標が回転する。したがって、Ｈθだけ傾いた眼球
運動座標系（Ｘｅ，Ｙｅ）をもとの観察対象に直交した
座標系（Ｘｅ′，Ｙｅ′）に変換する必要がある。
系の座標が回転する。したがって、Ｈθだけ傾いた眼球
運動座標系（Ｘｅ，Ｙｅ）をもとの観察対象に直交した
座標系（Ｘｅ′，Ｙｅ′）に変換する必要がある。
【００３６】 Ｘｅ′＝Ｘｅ・ｃｏｓＨθ＋Ｙｅ・ｓｉｎＨθ …（３） Ｙｅ′＝−Ｘｅ・ｓｉｎＨθ＋Ｙｅ・ｃｏｓＨθ …（４） 頭部運動により実現される視線の動き（Ｘｈ，Ｙｈ）は
第（１）式および第（２）式より次の第（５）式および
第（６）式で表わされる。
第（１）式および第（２）式より次の第（５）式および
第（６）式で表わされる。
【００３７】 Ｘｈ＝Ｅｘ＋Ｈψ …（５） Ｙｈ＝Ｅｙ＋Ｈφ …（６） したがって、頭の動きを考慮した視線の動き（Ｖｘ，Ｖ
ｙ）は第（３）式〜第（６）式より、次の第（７）式お
よび第（８）式で表わされる。
ｙ）は第（３）式〜第（６）式より、次の第（７）式お
よび第（８）式で表わされる。
【００３８】 Ｖｘ＝Ｘｅ′＋Ｘｈ …（７） Ｖｙ＝Ｙｅ′＋Ｙｈ …（８） 上述の第（７）式および第（８）式を用いることによ
り、頭部運動と眼球運動とを組合わせて通常の視線の動
きを再現することができる。
り、頭部運動と眼球運動とを組合わせて通常の視線の動
きを再現することができる。
【００３９】図１１はこの発明のさらに他の実施例の動
作を説明するためのフロー図である。
作を説明するためのフロー図である。
【００４０】次に、図８〜図１１を参照して、この発明
のさらに他の実施例の動作について説明する。前述の図
４に示した実施例と同様にして、指標板４で指標を提示
した後、眼球運動検出部２から眼球運動データが演算部
１に入力され、その後、頭部運動検出部７で被験者の頭
部運動が検出される。その後、前述の図１０で説明した
ように、頭部の角度Ｈθ，Ｈψ，Ｈφと位置Ｈｘ，Ｈ
ｙ，Ｈｚと、眼球運動の検出結果Ｅｘ，Ｅｙを合せて頭
部運動と眼球運動を合せた総合の視線移動（Ｖｘ，Ｖ
ｙ）が演算される。そして、このＶｘ，Ｖｙを用いて、
様々な注視角度における固視微動の各成分のフラクタル
次元が求められる。この演算は、前述の図４と同じであ
る。そして、各パラメータの測定値をそれぞれ独立にま
たは協調運動として総合的に評価され、アルツハイマー
病の鑑定が行なわれる。
のさらに他の実施例の動作について説明する。前述の図
４に示した実施例と同様にして、指標板４で指標を提示
した後、眼球運動検出部２から眼球運動データが演算部
１に入力され、その後、頭部運動検出部７で被験者の頭
部運動が検出される。その後、前述の図１０で説明した
ように、頭部の角度Ｈθ，Ｈψ，Ｈφと位置Ｈｘ，Ｈ
ｙ，Ｈｚと、眼球運動の検出結果Ｅｘ，Ｅｙを合せて頭
部運動と眼球運動を合せた総合の視線移動（Ｖｘ，Ｖ
ｙ）が演算される。そして、このＶｘ，Ｖｙを用いて、
様々な注視角度における固視微動の各成分のフラクタル
次元が求められる。この演算は、前述の図４と同じであ
る。そして、各パラメータの測定値をそれぞれ独立にま
たは協調運動として総合的に評価され、アルツハイマー
病の鑑定が行なわれる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被験
者に対して指標を提示し、そのときの被験者の眼球の動
きを検出し、その眼球運動に基づく視線移動の時間変化
から微小振動を求め、その微小に振動に応じてフラクタ
ル次元を演算し、演算されたフラクタル次元に応じて眼
球制御系の特性を定量化し、求められたフラクタル次元
と予め定める標準値とを比較し、脳機能に関する疾患を
判断するようにしたので、被験者の脳内の眼球運動制御
機構の異常を簡単に検査することができ、これにより脳
血管性痴呆症とアルツハイマー型痴呆症の鑑別を容易に
行なうことができる。より好ましくは、被験者が指標を
注視しているときの被験者の眼球の動きと頭部の動きと
を検出し、そのときの眼球運動に基づく視線移動の時間
変化から微小振動を求める。
者に対して指標を提示し、そのときの被験者の眼球の動
きを検出し、その眼球運動に基づく視線移動の時間変化
から微小振動を求め、その微小に振動に応じてフラクタ
ル次元を演算し、演算されたフラクタル次元に応じて眼
球制御系の特性を定量化し、求められたフラクタル次元
と予め定める標準値とを比較し、脳機能に関する疾患を
判断するようにしたので、被験者の脳内の眼球運動制御
機構の異常を簡単に検査することができ、これにより脳
血管性痴呆症とアルツハイマー型痴呆症の鑑別を容易に
行なうことができる。より好ましくは、被験者が指標を
注視しているときの被験者の眼球の動きと頭部の動きと
を検出し、そのときの眼球運動に基づく視線移動の時間
変化から微小振動を求める。
【図１】この発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図２】図１に示した眼球運動検出部をゴーグルへ装着
した例を示す図である。
した例を示す図である。
【図３】眼球運動検出部の具体例を示す図である。
【図４】この発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。
ロー図である。
【図５】この発明の一実施例の解析例として、フラクタ
ル次元の埋込次元依存性を示す図である。
ル次元の埋込次元依存性を示す図である。
【図６】この発明の他の実施例の動作を説明するための
フロー図である。
フロー図である。
【図７】この発明のさらに他の実施例の動作を説明する
ためのフロー図である。
ためのフロー図である。
【図８】この発明にさらにその他の実施例の概略ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図９】図８に示した頭部運動検出部の具体例を示す図
である。
である。
【図１０】被験者を中心とした頭部座標系についてその
原理を示す図である。
原理を示す図である。
【図１１】この発明のさらにその他の実施例の動作を説
明するためのフロー図である。
明するためのフロー図である。
１ 演算部 ２ 眼球運動検出部 ３ 信号処理回路 ４ 指標板 ５ 指標制御装置 ６ 出力部 ７ 頭部運動検出部 ２３ 発光ダイオード ２４，２５ フォトダイオード ２９，３０ オペアンプ ７１ ソース ７２ センサ ７３ 制御部 ７４ ドライブ回路 ７５ 検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592149082 中野 倫仁 北海道札幌市中央区北３条西17丁目２−31 −605 (71)出願人 592149093 宮澤 仁朗 北海道札幌市南区常盤３条１丁目６−１ (71)出願人 592149107 深津 亮 北海道札幌市中央区円山西町３丁目５の26 (71)出願人 592149118 ▲高▼畑 直彦 北海道札幌市南区真駒内南町１丁目３−９ (72)発明者 吉松 浩 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール視聴覚 機構研究所内 (72)発明者 村上 新治 北海道札幌市豊平区西岡２条５丁目２−３ (72)発明者 山田 光穗 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール視聴覚 機構研究所内 (72)発明者 魚森 謙也 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール視聴覚 機構研究所内 (72)発明者 本郷 仁志 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール視聴覚 機構研究所内 (72)発明者 上野 圭一 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール視聴覚 機構研究所内 (72)発明者 藤井 充 北海道札幌市中央区宮の森１条16丁目７− 37−506 (72)発明者 中野 倫仁 北海道札幌市中央区北３条西17丁目２−31 −605 (72)発明者 宮澤 仁朗 北海道札幌市南区常盤３条１丁目６−１ (72)発明者 深津 亮 北海道札幌市中央区円山西町３丁目５の26 (72)発明者 ▲高▼畑 直彦 北海道札幌市南区真駒内南町１丁目３−９ (56)参考文献 特開 平４−193255（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 被験者の眼球運動を検出して脳機能に関
係する疾患を検査する固視微動検査装置であって、 前記被験者の眼球の動きを検出して注視位置を検出する
眼球運動検出手段、 前記被験者に対して指標を提示する指標提示手段、 前記被験者が前記指標提示手段によって提示された指標
を注視しているときの前記眼球運動検出手段によって検
出された視線移動の時間変化から微小振動を求める微小
振動演算手段、 前記微小振動演算手段によって演算された微小振動に応
じて、フラクタル次元を演算し、演算されたフラクタル
次元に応じて、眼球制御系の特性を定量化するフラクタ
ル次元演算手段、および前記フラクタル次元演算手段に
よって演算されたフラクタル次元と予め定める標準値と
を比較し、脳機能に関する疾患を判断する判断手段を備
えた、固視微動検査装置。 - 【請求項２】 被験者の眼球運動を検出して脳機能に関
係する疾患を検査する固視微動検査装置であって、 前記被験者の眼球の動きを検出して注視位置を検出する
眼球運動検出手段、 前記被験者の頭部の動きを検出する頭部運動検出手段、 前記被験者に対して指標を提示する指標提示手段、 前記被験者が前記指標提示手段によって提示された指標
を注視しているときの前記眼球運動検出手段の検出出力
と前記頭部運動検出手段の検出出力とに基づいて、視線
移動の時間変化から微小振動を求める微小振動演算手
段、 前記微小振動演算手段によって演算された微小振動に応
じて、フラクタル次元を演算し、演算されたフラクタル
次元に応じて、眼球制御系の特性を定量化するフラクタ
ル次元演算手段、および前記フラクタル次元演算手段に
よって演算されたフラクタル次元と予め定める標準値と
を比較して、脳機能に関する疾患を判断する判断手段を
備えた、固視微動検査装置。 - 【請求項３】 前記フラクタル次元演算手段は、前記微
小振動を時系列的な２次元データとして表わし、その２
次元データに応じて、位相空間の次元の設定を行ない、
設定された位相空間の次元に応じて相関次元を演算する
ことを特徴とする、請求項１または２の固視微動検査装
置。 - 【請求項４】 前記微小振動演算手段は、前記眼球運動
検出手段の検出出力に応じて、左右の眼の眼球制御系の
それぞれの微小振動を判別し、 前記フラクタル次元演算手段は、前記演算されたそれぞ
れの微小振動に応じて、それぞれの制御系について同時
にフラクタル次元の時間依存性を解析することを特徴と
する、請求項１または２の固視微動検査装置。 - 【請求項５】 前記フラクタル次元演算手段は、前記位
相空間を部分空間に分割した後、各部分空間でフラクタ
ル次元を演算することを特徴とする、請求項３の固視微
動検査装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4318423A JPH08105B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 固視微動検査装置 |
| US08/076,047 US5365941A (en) | 1992-11-27 | 1993-06-16 | Apparatus for detecting small involuntary movement |
| EP93110361A EP0598983A1 (en) | 1992-11-27 | 1993-06-29 | Apparatus for detecting small involuntary movement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4318423A JPH08105B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 固視微動検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154167A JPH06154167A (ja) | 1994-06-03 |
| JPH08105B2 true JPH08105B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=18098992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4318423A Expired - Fee Related JPH08105B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 固視微動検査装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5365941A (ja) |
| EP (1) | EP0598983A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08105B2 (ja) |
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| US5696700A (en) * | 1995-06-26 | 1997-12-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System and computer-implemented method for fractal-dimension measurement for target-motion analysis noise discrimination |
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| JP2003144438A (ja) | 2001-11-13 | 2003-05-20 | Electronic Navigation Research Institute | カオス論的脳機能診断装置 |
| US20040015098A1 (en) * | 2002-07-19 | 2004-01-22 | Souvestre Philippe A. | Dynamic ocular visual monitoring system |
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| US8585609B2 (en) * | 2008-10-09 | 2013-11-19 | Neuro Kinetics, Inc. | Quantitative, non-invasive, clinical diagnosis of traumatic brain injury using simulated distance visual stimulus device for neurologic testing |
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