WO2007116548A1 - 視覚検査システム、視覚訓練システム、及び視覚情報呈示システム - Google Patents

視覚検査システム、視覚訓練システム、及び視覚情報呈示システム Download PDF

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WO2007116548A1
WO2007116548A1 PCT/JP2006/320151 JP2006320151W WO2007116548A1 WO 2007116548 A1 WO2007116548 A1 WO 2007116548A1 JP 2006320151 W JP2006320151 W JP 2006320151W WO 2007116548 A1 WO2007116548 A1 WO 2007116548A1
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visual
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Toshiaki Tanaka
Hiroyuki Nara
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Sapporo Medical University
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    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Definitions

  • Visual inspection system Visual training system, visual information presentation system
  • the present invention relates to an inspection system, a training system, and a visual information presentation system, and is particularly suitable for application to assisting / supporting inspection, training, daily activities, etc. of patients with visuospatial cognitive impairment and visual impairment. It is a thing. Background Technology ''
  • Hemispace neglect is a phenomenon that does not respond to the stimulus on the opposite side of the lesion, and does not try to go there, and often causes abnormal behavior in patients' daily activities.
  • leave meals on the neglected side in the early stages of eating do not notice negligent caregivers, hit the body against the wall or when walking, do not put arms on one sleeve of clothes,
  • it is often accompanied by attention deficit and reduced mobility and it is not uncommon for patients to fall and fracture during hospitalization.
  • Other central nervous system disorders may cause visual field defects such as one or both blind or semi-blind.
  • HM D head mounted display
  • the problem to be solved by the present invention is to easily and objectively and quantitatively describe the contents and degree of disability of persons with disabilities who have visual-spatial cognitive impairments, visual impairments, etc. It is to provide an inspection system that can inspect in detail. '' ''
  • Yet another problem to be solved by the present invention is to assist and support the visual perception of visuospatial cognitive impairments such as neglecting half-sided spaces, visual impairments, etc. It is to provide a visual information presentation system that can improve and improve the quality of life. Disclosure of the invention As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have examined the contents and extent of disability in patients with visuospatial cognitive impairment and visual impairment, such as patients with hemispace neglect. In order to train these patients or improve their daily activities and quality of life, a head mount display
  • the inspection system is characterized in that the coordinate system of the image displayed on the above-mentioned head mounted display can be set to the object center coordinate system or the body center coordinate system.
  • the training system is characterized in that the coordinate system of the image displayed on the head mount display can be set to the object center coordinate system or the body center coordinate system.
  • the third invention is a first invention.
  • the coordinate system of the image displayed on the head mount display 'It is a visual information presentation system characterized by being configured to be set to the body center coordinate system or the body center coordinate system.
  • the object center.coordinate system is a framework constructed for each spatial object. 'If a spatial object is symmetric about an axis, a reference frame can be constructed based on that axis, but not all spatial objects are symmetric, so depending recognition to and 9 contrast that can vary depending given task, the body center seat beech system :( head '. body trunk coordinate system).
  • the observer's body (Aruiba body This is a spatially symmetric framework with a part of The human body is coded in different positions in the spatial direction by multiple moving parts such as the eyeball, head, and trunk. This feature is that the direction and position of the space target on the reference frame changes as the observer moves. '.': '...
  • an image sensor attached to a head-mounted display it is suitable for a CCD, especially 3 CCDs (three CCDs for blue, green and red).
  • the number of pixels is usually, for example, 20 or more pixels is sufficient, but it is not limited to this.
  • a device other than a CD specifically, a MOS or a CMOS image pickup device, which can obtain a color image in particular, may be used.
  • This image sensor is usually mounted in the form of a small-sized force camera on the top of the head mount display or in the position where it hits the eye when the subject or user wears it, and the subject's or user's eye optically. Make sure that the position matches the optical position of the image sensor.
  • the head mount display is configured so as to be able to measure the movement of the subject's or user's head as needed.
  • the head movement display is equipped with a head movement measuring device.
  • 'Fully-shielded type of head-mounted display' may be used, but virtual sickness caused by sudden large movements of the head or user's head wearing the head-mounted display is suppressed.
  • the presentation of the visual movement stimulus 'really,' for example, the presentation of a horizontal line as a reference and the horizontal line 'moving in the opposite direction to the moving direction of the head' are performed.
  • This inspection system, training system, and visual information presentation system typically have a further processing / control device that processes the images captured by the image elements and displays them on the head mounted display. Have.
  • a computer is usually used as the processing / control device.
  • the image captured by the imaging element is used.
  • the image obtained by capturing in the computer and performing the process in the evening is displayed on the head-mounted display, or the image captured by the digital camera is captured by the image sensor. It can be superimposed on the image and displayed on the head mount display. Transmission and reception of signals between the computer and the head mounted display for processing and controlling the image captured by the image sensor may be performed via a cable or wireless communication.
  • the method of processing the image captured by the image sensor is appropriately determined depending on the contents of inspection, training, assistance, support, etc. Indicates edge enhancement (edge enhancement), reduction, enlargement, and attention to images in real space captured by the image sensor. , Adding arousal information, color conversion, binarization, etc. For example, for a patient with neglected half-space, it is possible to assist in recognizing the unaware space in the real space by combining the alert information with the real space video.
  • the image sensor or small camera of the head mounted display is not affected by the position of the subject or the injured person. It is possible to perform inspection, training, etc. while focusing on the inspection sheet.
  • a chair on which a subject or a user sits when performing inspections and training, etc. 'Photographs of inspection sheets etc. are taken with a digital camera etc. fixed to' Configure to display in. And, for example, it is configured such that an image such as an inspection sheet taken by a digital camera or the like is enlarged or reduced to be displayed on a head mount;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a visual information presentation system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration of a head-mounted display constituting the visual information presentation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 and FIG. 3 are schematic lines showing a first example of an image presented on a head mount display in the visual information display system according to the embodiment of the present invention.
  • Fig. 4, Fig. 4A and Fig. 4B show one aspect of the present invention. ..
  • Implementation form Schoematic diagram showing a second example of an image presented on a head-mounted display in such a visual information presentation system
  • FIG. 5A and FIG. Visual information according to an embodiment 3 ⁇ 4 Presented sys.
  • the head mount in the tem The head mount in the tem.
  • FIG. 7A and Fig. 7B are schematic diagrams showing a fourth example of an image presented on a head-mounted display in the system.
  • a visual information presentation according to an embodiment of the invention A schematic diagram showing a fifth example of an image presented on a head mounted display in the system, Fig. 80.
  • a visual information presentation system according to an embodiment of the invention Line segments used as inspection system Schematic diagram showing the results of anti-test, if FIG. 9, the arm 'inspection system visual information presentation system according to an embodiment of the present invention'.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a method of performing a spatial neglect inspection.
  • '' '0 Best mode for carrying out the invention
  • FIG. 1 shows a visual information presentation system according to an embodiment of the present invention.
  • This visual information presentation system can also be used as an inspection system or a training system for persons with disabilities such as visually impaired persons.
  • this visual information presentation system has a head mounted display 1 1 and a computer 1 2.
  • the configuration of the head mounted display 1 1 is shown in Fig. 2.
  • the front of the head-mounted display 1 that is, the position that optically corresponds to both eyes e,, and e when worn by the user or subject.
  • Two CCD cameras 1 3 a and 1 3 b are attached to the '5', and two eye cameras 1 4 a and 14 b are also attached to the positions corresponding to both eyes e and e.
  • LCD liquid crystal display
  • other various display devices 15 a and 15 13 comprising various displays are mounted at positions corresponding optically to both eyes 6 1 and e 2 ′.
  • the head mount display 1 ⁇ 1 is a head / trunk movement measuring device with built-in S antenna and receiver (wireless LAN receiver) (not shown) 1 6 Is installed.
  • Headmount Dot, Isplay 1 1 has a band 1a that can be worn by the user or subject on the head. '
  • Headmounts Display 11 and Computer 15 can communicate with each other via cable 17 '. However, transmission / reception of signals between the head mounted display 1 1 and the display 1 2 may be performed by wireless communication.
  • Head Mounted Display 1 1 3 .CC ⁇ D Camera 1 3 a, 1 3 b Capture the image taken by the computer 1 and 2 main unit 20. After the predetermined processing, the processed image is displayed on the display devices 15a and 15b and can be presented to the user or the subject. In addition, the user's or subject's eyes measured with eye cameras 1 4 a and 1 4 b e!
  • the computer 1'2 generally has a computer main body (processing / control device) and a display.
  • the computer 12 may be a desktop type or a notebook type.
  • the processing / control device includes a processor, a main memory '..' (main memory), an auxiliary storage device, and the like.
  • As the auxiliary storage device various devices such as a hard disk drive can be used.
  • the auxiliary storage device may be a built-in or external one in the processing / control device.
  • Each auxiliary storage device stores a predetermined program using a predetermined programming language. When this program is executed, this program is read into the main storage from the supplementary advice storage device, or downloaded via a wireless LAN, etc., and the program is executed by the processor, or on the network.
  • the program is executed on the connected server • Although illustration is omitted, for processing / control equipment, if necessary: 'Take a keyboard, mouse, etc. -It is good to connect an input device or other peripheral equipment.
  • the design of the durham using a predetermined programming language' makes it possible to display the images on the screens of the headmount display 1 1 l '5 a, 15 b
  • the coordinate system is set to the object.center coordinate system or body center coordinate system. , This setting
  • , 20. can be easily performed by an inspector or user by operating a computer keyboard or mouse.
  • processing / control device There are various types of processing performed by the processing / control device and can be selected according to need. Specific examples are as follows.
  • Edge emphasis display-25 Edges are displayed with emphasis on real space images for easy viewing. For example, processing / control of a real space image of a stair as shown in Fig. 3A In Fig. 3B, the edge is highlighted in the mixed reality space image after processing by the device (the image displayed on the display device 1 5 a, 15 b). Display as shown. ⁇ '
  • Visual information in the ignorance space can be recognized by presenting the visual information in the ignorance space in the recognition space in the real space image.
  • Fig. 4 (A) in a real space image of a building, if a patient with neglected half-side space is in the neglected space, the leftmost building cannot be recognized.
  • Fig. 5 it is possible to display a building in a mixed reality space and video in which the real space image is reduced in the horizontal direction so that it is not in the recognition space and can be recognized.
  • the reduction rate is 80%, but in general, it is preferable to set it to 70% or more and 90% or less (05 for ergonomics, Vol. 41, No. 4). 213-217 '. ) In this way, when performing visual field conversion by reduction, it is easy to recognize by gradually compressing the visual field from the peripheral visual field part toward the central part without changing the center between the current and real sky. A space can be presented.
  • 'Presentation information in the recognition space' in the present cold space image makes it possible to recognize visual information in the invisible space.
  • Fig. 5A in the real space image of the building, if the leftmost building in the half-space neglected patient [this is neglected empty.
  • the alert information at the left end of the ignorance space in the recognition space in the real space video By displaying the alert information at the left end of the ignorance space in the recognition space in the real space video, the visual information in the ignorance space can be recognized.
  • arrows are used as alert information.
  • a virtual space image including predetermined attention information at a predetermined position is generated, and this virtual space image is combined with the real space image to form a mixed reality space image.
  • Each of the above-mentioned processes and displays is based on the results of inspections made in advance using this visual information presentation system, and the results of eyeball movements by Nui “Cameras 14 4a and 14b”. Based on the data obtained by 'Head and Trunk Movement Measurement by Stem Movement Measurement Device 1 6', the processing / control device of computer 1 2 'can be automatically performed in a form suitable for each individual user. Is possible.
  • I BgFPT 2 72 Abbreviations: I: Infarction, H: Bleeding, F: Frontal lobe, P: Parietal lobe, T: Temporal lobe, Bg: Basal ganglia, Th: Thalamus
  • Patient moves 1 (Patient collides with object or wall on obstacle side.
  • the main experimental equipment is a digital camera, HMD (GT 2 7.0, manufactured by Canon) 5 and a digital video camera.
  • the HMD is a glasses-type display consisting of two TFT LCD panels (270,000 pixels, 99.99% effective pixels, mass 1550 g).
  • the digital camera photographed the inspection sheet on the desk, and H'MD was photographed by the digital camera.
  • the image was projected onto the retina of the subject.
  • Subjects were seated in a wheelchair if necessary, or in a chair upright with their back placed in a straight position as a starting point.
  • the test paper on the desk was placed on the midline of each subject's body. All tests were performed at 25 with no time limit.
  • score 1 was divided into two areas, right and left.
  • the star erase test consists of six areas (left-to-left area, center-to-left area, right-to-left area, right-to-right area, center-to-right area, left-to-right area) (Region) was scored using the correct answer rate.
  • a normal clinical trial and two special trials were performed in random order.
  • the inspector confirmed the HMD monitor as a 3 ⁇ 4 view from the digital camera image.
  • qualitative analysis of head, heel and upper / lower limb movements was performed during these trials to detect abnormal movements. ..
  • the average value of FIM-M for all subjects was 53.0 ⁇ 21.6 points (see Table 1). Subjects need severe or moderate assistance for certain movements of A D L.
  • the average correct answer rate in the left-left page area was 91.1% (Table 5), for the 'disappeared' test (Table 5). 'The average correct answer rate in the center-left area was 89.2%, right —Left-- The average correct answer rate in the area was 84..4%. Right—The average correct answer rate in the right area 'was 9.2.9%, and the average correct answer rate in the center-right area was 9 6.4. %, The average correct answer rate in the left-right area was 8 1 '.8 G / o The average correct answer rate' of 3 subjects was considered to be abnormal, which was smaller than the cut-off value.
  • Table 5 Average correct answer rate of star-erasure test during normal BIT test
  • the average correct answer rate in the right-right area is '87 .5%
  • the average correct answer rate in the middle-right area is 92.9%
  • the average correct answer rate in the left-right area is 8 7 ... 0 %Met.
  • the average correct answer rate in the left-left region was 69. 7%.
  • the average correct answer rate in the center left region was 70.8%
  • the average correct answer rate in the right left region was 7 7: '9%.
  • the average correct answer 3 ⁇ 4 in the right-right area is 97,9%
  • the average correct answer rate in the center-right area is 87.5%
  • the average correct answer rate in the left-right area is 92.4% Met.
  • Table 7 Average percentage of correct answers for the star erasure test under three different conditions Average percentage of correct answers (%)
  • HMD is brighter and clearer images are confirmed to be almost real time and uncomfortable with wearing HMD'. 'Reported no.
  • the HMD can display the subject as if looking at the '55 2 2 inch display screen 2 meters away.
  • indirect changes in the field of view were made possible by operating the input method using HMD on a combo computer.
  • a digital camera was used to project the test paper onto the HMD LCD display screen. This digital camera was determined to prevent the test paper on the HAiD LCD screen from moving even if the head moved during the test. This means that a special test using HMD has created a more suitable condition for the body-centered sitting system than a test produced under normal and normal conditions.
  • the Z I condition was identical to that in the object-'' in the central coordinate system.
  • HMD improved negligible symptoms in all subjects with right hemisphere damage.
  • Rosset et al. Examined the effects of prism adaptation on neglected symptoms, including pathological changes from the midline of the subject to the right. They reported that all patients who received an optical shift to the right of the field of view improved with their manual body midline display and their classic neuropsychological trials.
  • Lee et al. and Woo and Mande 1 raant suggested the effectiveness of a Fresnel prism placed on a spectacle lens to improve various visual field defects.
  • the improvement obtained by HMD is the same as the prism adaptation method. It shows that a fierce signal is given to the brain.
  • the H.MD system works more to correct the left-hand neglect than the Fresnel prism placed on the spectacle lens.
  • High-performance Fresnel prism film to obtain a wide field of view Since the Fresnel prism film is not transparent, the prism produces distortion of the real image and reduces visual acuity. In contrast, this HMD has the potential to obtain a variety of fields of view without reducing vision.
  • the H M D system has the advantage of being non-invasive and safe, and can easily change the depth of vision. While standard clinical trials are primarily conducted on a horizontal two-dimensional surface: the HM'D 'system is more closely related to ADL on the other side, i.e. On the other hand, the HMD system is more portable, lighter, and between the computer and ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ • D for data conversion. This HMD system has a delay time of 50 milliseconds, so this HMD system can process, record and display fields of view that change in real time or close to it. A higher level of technology than shown is needed.
  • HMD evaluation was able to create conditions for the object center coordinate system. This means that the system can focus more on the evaluation of the object's central coordinate system compared to the body center coordinate system. [Body center] 3 ⁇ 4 It is possible to create a 'standard condition'. In this case, the D Display must be synchronized with a small CCD camera placed on the head or trunk. In addition, 'Eye-to-head or eye-to-eye adjustment: Measure eye's and head's merit' for analysis. Eye movement and head movement are thought to be related to USN symptoms. .
  • the head-mounted display 11 used in the above-described embodiment is merely an example, and a head-mounted display having a different configuration may be used.
  • the coordinate system of the image displayed on the head mount display can be set to the object center coordinate system or the body center coordinate system.
  • C G It is possible to present to the user the video with various visual information added or modified by 20. Therefore, it is possible to conduct inspections and training in an environment closer to everyday life, not under limited circumstances. Therefore, it becomes possible to grasp the condition of the subject's disease in a multifaceted manner, enabling efficient and effective examination and training. In addition, since inspection and training can be performed with the same system, the consistency between inspection and 25 training becomes very easy.
  • This invention can be applied to, for example, visual space such as patients with neglected hemispace associated with cerebrovascular disorders. It is suitable for use by persons (healthy persons, persons with cognitive impairments), glasses wearers, and the like.
  • visual information according to the degree of visual field defect can be presented in a part other than the visual field defect part of a person with visuospatial negligence, diabetic retinopathy, cataract and the like.
  • emphasis on visual information improves walking. For example, by emphasizing objects and buildings, it is possible to prevent falls and climb stairs.
  • red-green color blindness the color can be changed to a color that makes red-green easy to distinguish.
  • nystagmus occurs as a movement disorder of the eyeball, resulting in dizziness and gait disturbance. For this reason, the movement of the eyeball during nystagmus is measured by measuring eye movements, and the nystagmus is corrected and the image is presented like the camera shake correction function. This can improve dizziness caused by nystagmus, upper limb lower limb movement disorder, gait disturbance, and the like.
  • This system examines the visual information amount of the visual field defect part, and based on this, determines the reduction /] and the rate.

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Abstract

ＣＣＤ等の撮像素子が装着されたヘッドマウンテッドディスプレイとコンピュータとにより構成される検査システムにおいて、ヘッドマウンテッドディスプレイに表示する画像の座標系を物体中心座標系または身体中心座標系に設定可能に構成する。撮像素子で撮像された画像をコンピュータに取り込み、これに所定の処理を施すことで得られる画像をヘッドマウンテッドディスプレイに表示する。

Description

明 細 書 視覚検査システム、 視覚訓練システム、 及ぴ視覚情報呈示システム 技術分野
この発明は、 検査システム、 訓練システムおよび視覚情報呈示シス テムに関し、 特に、 視空間認知障害や視覚障害等を有する患者の検査、 .訓練あるいは日常生活活動等の補助 ·支援に適用して好適なものであ る。 背景技術 '
世界各国において高齢化で,後遺症を伴う脳卒中が滦刻な問題になつ ' .ている。' このため、 1 9 9 0年代より,欧米では脳卒中対策の総合的見 直しが急速に進められている。 .1 ·9 9 5年世界保健機構 （WHO) に よるヘルシングボリ宣言では、 2 0 0 5年までに到達すべき目標の一 つとして、 発症から 3力月後に 7 0 %以上の脳卒中'患者が日常生活で . '自立できるようにするという項目が盛り込まれていた。 日'本の場合、. — この目標の到達度は 6、 7割にすぎず、 寝たきり老人の 4割、 訪.問看 護利用者の 4割を脳卒中患者が占める。 厚生統計^覧平成 0.4年版、 厚生省大臣官房 計情報 ¾著、 厚生統計協会発行 （'1 9 9 3年 5月 2 5.0) によると、 傷病分類別推計患者総数約 1 4 0万人のうち最も多 いのは脳血管疾患の 2 1万人で入院患者の 1 4. 8 %、 6 5歳以上で は 2 4. 9 %を占める。 また、 リハビリテーションに時間を要するこ とから脳血管疾患の平均在院日数は 1 1 9日で、 他の疾患に比べ入院 期間が長期にわたる疾患である。 この長期間になる 1要因として視空 間認知障害があり、 特に半側空間無視 (Unilateral Spatial Neglect, U S N ) は右脳出血群の 5 '8 %.、 左脳出血群の 1 0 %に出現しリハビ リテ一ション治療の重大な阻害因子となっている'。
半側空間無視は、 病巣と反対側の刺激に反応しなかった,り、 そちら- を向こうとしない現象であり、 しばしば患者の日常生活活動場面で行 動異常を来す。 すなわち.、 早期には食事の際に無視側の食べ物を食べ 残す、 無視側の介助者に気づかない、 歩行時に壁や に身体をぶつけ た.り、 衣服の片袖に腕を通さない、 また全般的に注意障害や発動性の 低下を伴う場合が多く入院中.に転倒や骨折を合併することも少なくな い。 その他の中枢神経障害 （多発性硬化症、 腫瘍、 外傷、 脳性麻痺等) によっても片側もしくは両側の全盲または半盲等の視野欠損も.起こる。 この視覚障害、 取り分け片側の全盲、 半盲や半側空間無視は、 歩行困 難や車椅子生活を余儀なく し、 患者の日常生活活動 （Act ivi t ies' of Dai ly L iving, A D L ) 'や生活の質 （QuaH ty of U fe， Q 0 L ) を後- 退させる原因の一つでもあり、 早急に解決すべき重要課題である。 し かしながら、 このような中枢神経疾患による合併症どし Tの視覚障害 に対するリハビリテ一ション治療およびその機能代償 ·改善のための. 福祉機器開発研究は極めて少ない状況【こある ' このような背景のもと、 本発 者らは、' これまで、'中枢神経疾患に 伴う治療困難な視覚障害者 （児） に対する福祉機器として、 小型 3 C- C Dカメラ付き眼鏡式バーチャルリアリティ （Virtual Real i ty, V R) システムの開発研究により、 視野欠損部分の視覚情報を障害のない片 眼もしくは両眼に与え、 バランス能力の改善および安全かつ安定した 歩行 · A D Lの自立ひいては Q〇 Lの向上をめざすことを提案してき た (田中敏明：高齢者の視覚と転倒. 理学療法 18 (9) : 847-851， 2001、 Tanaka T.， Koj ima S.， Shi rogane S. , Ohyanagi Τ·， Izurai Τ·， Yum oto H.， Ino S.， and I fukube T. , 14th Internat i onal Congress of • the. Wor l d Confederat i on for Phys i ca l Therapy (Proceedings, RP- PO - 0982) 2003， Barce l ona (Spai n)、 人間工学 Vo l . 41， No. 4 (， 05) , 213 -217) 。 具体的には、 へッ ドマゥンテツ ドディスプレイ （jiead Mount ed D i sp l ay, H M D ) 'に設置した小型 3 C C Dカメラを通じて得た景 色や物をコンピュータ処理により修正し、 H M D.を通じて本人に呈示 する。 例えば視力を補強するため、 注視した部分を中心に画像を拡大 し、.分解能を上げ、 コントラス ト'や配色を鮮明にし、 明るさを上げる よう【こする。' , .
しかしながら、 上記の小型 3： C C D力'メラ付き眼鏡式 V Rシステム によ'る半側空間無視等の視空間認知障害を有する障害者の検査の方法 や有効性等につい Tはまだ明らかではなく、 実際の適用には克服すベ' き言桌題が多くあった。 . '
： そこで、 この発明が解決しょうとする課題は、 半側空間無視等の視- 空間認知障害や視覚障害等を有する障害者の障害の内容や程度を容易 ' に客観的、 定量的、 かつ、,詳細に検査することができる検査システム を提供する'ことである。 ' ' ' '
' この発明が解決しょう.'とする他の課題は、 半側空間無視等の視空間 ' 認知障害や視覚障害等を有する障害者の障害の内容や程度に応じた適 '切な言 II [練をすることができ、 リハビリテーショ ン?台療ゃ介助支援等を 効果的に行うことが可能となる訓練システムを提供することである。
この発明が解決しょうとするさらに他の課題は、 半側空間無視等の 視空間認知障害や視覚障害等を有する障害者、 さらには広く一般健常 者の視覚を補助 ·支援して日常生活活動の向上および生活の質の向上 を図ることができる視覚情報呈示システムを提供することである。 発明の開示 . ' 本発明者等は、'上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、 半側 空間無視患者等の視空間認知障害や視覚障害等を有する患者の障害の 内容や程度を検査したり、 これちの患者の訓練あるいは日 生活活動 や生活の質の向上を図るためには、 へッ ドマゥンテツ ドディスプレイ
•5 に設置. ύた小型 3 C C Dカメラ等を通.じて得た景色や物をコンビユー 夕処理により修正し、 へッ ドマゥンテツ ドディスプレイを通じて単に . 本人に呈示するのではなく、 呈示'する際の座標系を物体中心座標系ま たは身体中心座標系に設定す.るこ 'とができるように構成することが、 視空間認知障害'をより詳細に評価する上で有効であることを見出し、0 この発明を案出するに至った。 - すなわち、 上記課題を解決するために、 第 1の発明は、
一つまたは複数の撮像素子が辈着されたへッ ドマ ンテツ ドデイス · ' プレイを有し、 · ' -
' 上記ヘッ ドマウンテツ ドディスプレイに表示する画像の座標系を物5 ' 体中心座標系または身体中心座標系に設定可能に構成されていること を特徴とする検査シスチムである。
• · 第？.'の発明は、' ' - 一つまたは複数の撮像素？が装着されたへッ ドマゥンテツ ドデイス 'プレイ.を有し、 ' . ―
0 . 上記へッ ドマゥンテッ ドディスプレイに表示する画像の座標系を物 ' 体中心座標系または身体中心座標系に設定可能に構成されていること を特徴とする訓練システムである。
第 3の発明は、
一つまたは複数の撮像素子が装着されたへッ ドマゥンテツ ドデイス5 プレイを有し、
上記へッ ドマゥンテツ ドディスプレイに表示する画像の座標系を物 '体中心座標系または身体中心座標系に設定可能に構成されていること を特徴とする視覚情報呈示システムである。
第 1〜第 3の発明において、 物体中心.座標系とは、 個々の空間対象 に対して構成される枠組みである。 '空間対象がある軸に対して対称な 場合はその軸に基づいて参照枠を構成することができるが、 全ての空 間対象が対称という訳ではないので、 対称中心参照枠は観察者がどう 認識するかによって、 また与えられたタスクによっても変化しうる 9 これに対して、 身体中心座樗系：（頭部 ' .体幹座標系） .とは、 観察者の 身体 （あるいば身体の一部） を中 、とする空間対称の枠組みである。 人間の身体は、 眼球、 頭部、 体幹等の複数の可動部分によって空間対 象の位置 '方向が異なってコーディングされる。 この特徴としては観 察者が移動することによつて参 M枠上の空間対象め方向 ·位置が変化 することである。 ' . ' ： ' . . . ヘッ ドマウンテツ ドディスプレイに装着ずる撮像素子としては、 好 ' 適には C C D、 取り分けカラ一画像を得ることができる 3 C C D (青 色、 緑色および赤色用の三つの C C Dからなるもの） が用いられ、 画 素数 通常は例えば 2 0 '万画素以上であれば十分であるが、' これに限 ' 定されるものではない。 こめ撮像素子としては、 C D以外のもの、 具体的には M O Sまた'は C M O S型撮像素子、 取り分けカラ一画像を 得ることができるものを用いてもよい。 この撮像素子は通常、 小型力 メラの形でへッ ドマゥンテツ ドディスプレイの上部や被験者または使 用者が装着したときに目の前に当たる位置等に装着され、 被験者また は使用者の目の光学的位置と撮像素子の光学的位置とがー致するよう にする。 へッ ドマゥンテツ ドディスプレイは、 必要に応じて、 被験者 または使用者の頭部の運動を計測することができるように構成され、 具体的には頭部の運動の計測装置が装着される。 ' ヘッ ドマウンテッ ドディスプレイとしては完全遮蔽型のも'のを用い てもよいが、 へッ ドマゥンテッ ドディスプレイを装着した被験者また は使用者の頭部の急激な大きな動きに対するバーチャル酔いを抑えた りするためには、 平衡感覚と大きく関係する周辺視野部.を利用するだ めに周辺視が可能な開放型のものを用い、' さらに視運動刺激を呈示す るようにするのが望ましい。 視運動刺激の呈示としては、'真体的には、 例えば、' 基準となる水平線の呈示および頭部の移動方向と'逆方向に移 動する'水平線の呈示を行う。 この検査システム、 訓練システムお'よび視覚情幸 呈示システムは、 典型的には、'撮 {象素子で撮像さ ήた画像を処理してへッ ドマゥンテツ ドディスプレイに表示する処理/制御装置をさらに有する。 この処理' /制"御装置としては通常、 コンピュータが用いられる。，
• . ·へッ ドマ. ンテツ ドディスプレイに表示する画像の座標系を物体中— 心座標系または身体中心座標系に設定するためには、'·例えば、 撮像素 '子により撮像された画像をコンピ ータに取 込み、 これにコンビュ —夕で処理を施すことにより得られる画像をへッ ドマゥンテッ ドディ スプレイに表示するよう'にしたり、 デジタルカメラ等により撮像され た画像を撮像素子により撮像された画像と重ね合わせてへッ ドマゥン テツ ドディスプレイに表示するようにしたりすることができる。 撮像 素子により撮像された画偉の処理や制御を行うためのコンピュータと へッ ドマゥンテツ ドディスプレイとの間の信号の送受信はケーブルを 介して行ってもよいし、 無線通信で行ってもよい。
撮像素子により撮像された画像の処理の仕方は、 半側空間無視等の 視空間認知障害者や視覚障害者の検査、 訓練、 補助 ·支援等の内容に 応じて適宜決められるが、 具体的には、 撮像素子により撮像された現 実空間の画像に対して、 辺縁強調 （エッジ強調） 、 縮小、 拡大、 注意 , 喚起情報の付加、 色変換、 二値化等である。 例えば、 半側空間無視患 者には、 注意喚起情報を現実空間映像に合成することで現実空間での ■ 無視側空間を認識することを補助することが可能になり、 無視側空間
'を'除いた空間内に視覚情報を再構成することで空間認 ¾1を補助するご とも可能になる。 また、 視覚障害者には、 拡大、 辺縁強調、 色変換、 二値化等の画像処理を'行うことで、 認識しやすい最適な視覚情報呈示 が可能になる。 拡大 '縮小による'視野変換は、 好適には、 '現実空間の ' 中心を変えずに行う。
例えば、 検査用紙等を用いて検査や'訓練等を行う場合、 被験者また は梗用者の肢位 （ポジショ ン） に影響を受けることなく、 ヘッ ドマウ ンテッ ドディスプレイの撮像素子あるいは小型カメラをこの検査用紙' 等に'フォーカスした状態で検耷や'訓練等を行うことが可能である。 一 ' ■ .つの例では、 検査や訓練等を行う際に被験者または使用者が座る椅子. ' に固定したデジタルカメラ等により検査用紙等を撮影し、 その面像を ' へッ.ドマゥンテッ ドディスプレイに表示するよう.に構成する。 そして、 · 例えば、 こう してデジタルカメラ等により撮影した '検査用紙等の画像 を拡太または縮小してへッ ドマウンテ;ソ ドディスプレイに'表示するよ ' うに構成する。 . 図面の簡単な説明'
第 1図は、 この発明の一実施形態による視覚情報呈示システムを示 す略線図、 第 2図は、 この発明の一実施形態による視覚情報呈示シス テムを構成するへッ ドマゥンテツ ドディスプレイの構成を示す略線図、 第 3図 Αおよび第 3図 Βは、 この発明の一実施形.態による視覚情報呈 示システムにおいてへッ ドマゥンテツ ドディスプレイに呈示する画像 の第 1の例を示す略線図、 第 4図 Aおよび第 4図 Bは、 この発明の一 .. 実施形準 (こよる視覚情報呈示システムにおいてへヅドマウン 'テッ ドテ- ィスプレイに呈示する画像の第 2の例を示す略線図、 第 5図 Aおよび . 第 5図 Bは、 この発明の一実施形態による視覚情 ¾呈示シス.テムにお いでへッ ドマゥンテヅ ドデイス.プレイに呈示する画像の第 3の例を示 '5 す略線窗'、 第 6図 Aおよび第 6図 Bは、 'この発明の一実施形態による . 視覚情報呈示.システムにおいてヘッ ドマウンテツ ドディスプレイに呈 示する画像の第 4の例を'示す略線図、 第 7図 Aおよび第 7·図 Bは、 .の発明の一実施形態による視覚情報呈示.システムにおいてヘッ ドマウ ンテツ ドディスプレイに呈示する画像の第 5の例を示す略線図、 第' 80 図 、. この発明の一実施形態による視覚情報呈示システムを検査シス テムとして用いて行った線分抹消試験の結果を示す略線図、 第 9図ば、' この発明の一実施形態による視覚情報呈示システムを検査システ'ムと .
' じて用いて行った星印抹消試験の結果を示す略線図、 第 1 0図は、 こ- ' の 明の一実施形態による視覚情報呈示シ.ステムを検査システムとし5 ' て用いて半側空間無視の検査を行う場合の'測定系を示す略線図、 第 1 ί図は、 この発明の一実施形態による視覚情報呈示システムを検査シ ' . 'ステ ' として用いて半側'空間無視の検査を行う方法を示ず略線図であ る。 ' ' ' 0. 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 第 1図はこの発明の一実施形態による視覚情報呈示システムを示す。 この視覚情報呈示システムは検査システムまたは視覚障害者等の障害 者の訓練システムとしても使用することができるものである。
5 第 1図に示すように、 この視覚情報呈示システムは、 ヘッ ドマウン テツ ドディスプレイ 1 1 とコンピュータ 1 2 とを有する。 . ' ヘッ ドマウンテッ ドディスプレイ 1 1 の構成を第.2図に示す。 第 2 図に示ずように、 へッ ドマゥンテッ ドディスプレイ 1 1の前面、 すな わち使用者あるいは被験者が装着したときにその両眼 e , ,、 e に光 ' '学的に対応する位置に二つの 3. C C Dカメラ 1 3 a、 1 3 bが装着さ '5 'れ、 同じく両眼 e , e に対応する位置に二つのアイカメラ 1 4 a、 1 4 bが装着され、 液晶ディスプレイ （L C D ) や の他の各種のデ . イスプレイからなる二つの表示装顰 1 5 a、 1 5 13が両眼6 1 、 e 2 ' に光学的に対応する位置に装着されている。
第 1図に示すように、 へッ ドマゥンテツ ドディスプレイ 1· 1に,は、 10 図示省略した Sアンテナおよび受信機 （無線 L A N受信機） が内 蔵された頭部 ·体幹運動計測装置 1 6.が装着されている。 ヘッ ドマウ ンテツ ドチ、イスプレイ 1 1は使用者あるいは被験者が頭部に装着する • ことがでぎるようにバンド 1 aを有する。 '
第 1図に示すように、 ヘッ ドマウンテツ：ドディスプレイ 1 1 とコン 15 ' ピュータ 1 1とは、 ケーブル 1 7'を介して相互に信号の送受信を行う ことができるようになつている。 ただし、 ヘッ ドマウンテッ ドデイス プレイ 1 1 とコンビュ一' '夕. 1 2 との間の信号の送受信は無'線通信で行 ' うようにしてもよい。 ヘッ ドマウンテツ ドディスプレイ 1 1の 3 .C C ■Dカメラ. 1 3 a、 1 3 bで撮像された画像をコンピュータ 1 · 2の本体 .20 . の処理/制御装置に取り込み、 この処理/制御装置で所定の処理を施 した後にこの処理後の画像を表示装置 1 5 a、 1 5 bに表示し、 使用 者あるいは被験者に呈示することができるようになっている。 また、 アイカメラ 1 4 a、 1 4 bで計測された使用者あるいは被験者の両眼 e！ . e 2 の眼球運動の計測結果を処理/制御装置に取り込み、 3 C 25 じ 0カメラ 1 3 £1、 1 3 bで撮像された画像を処理/制御装置に取り 込んでこの処理 制御装置で所定の処理を施す際にこの眼球運動の結 '果を反映させるこ ·とができる'ようになつている。
コンピュータ 1 ' 2は通 、 コンピュータ本体 （処理/制御装置） と ディスプレイとを有する。 コンピュータ 1 2はデスク トヅプ型であつ てもノート型であつでもよい。 .処理/制御装置は、 プロセッサ、 主記' 5 憶装置..'（メインメモリ） , 補助記憶装置等を有する。 補助記憶装置と しては、 ハードディスク ドライブ等の各種のものを用い ことができ. 処理/制御装置に内蔵されたもめであっても外付けのものであっても よい。 ごの補助記憶装置には所定のプログラ ング言語を用いた所定 , のプログラムが格納されている.。 このプログラムの実行の際には、 '補 10 助言さ憶装置 ら主記憶装置にこの'プログラムが読み込まれ、 または無 線 L A N等でダウンロードし、 プロセッサによってそのプログラムが" 実行され、 またはネッ トワークで ;つながつているサーバ一でプロ'グラ • . ムが実行ざれる。 図示は省略するが、 処理/制御装蘆には、. 必要に応- ： ' じて、.キ一ボードやマウス等の入力装置や他の周辺機器を接続しても 15 ' よい。 ' . . -
'この一実施形態にお ては、 所定のプログラミング言語を利用した プ口ダラムの設計により'、 へッ ドマゥンテツ ドデイスプレイ 1 1の表 示装置 l '5 a、 1 5 bの画 に画像を表示する際の座標系を物体.中心 座標系または身体中心座標系に設定可能に構成さ ている。 ，この設定
,20. は、 検査者または使用者が、 コンピュータのキーボードやマウス等を 操作することにより容易に行うことができるようになつている。
処理/制御装置により行う処理には各種のものがあり、 必要に応じ て選ぶことができるが、 具体例を挙げると次のとおりである。
( 1 ) エツジ強調表示 - 25 現実空間映像に対してエッジを強調して表示し、 見やすくする。 例 えば、 第 3図 Aに示すような階段の現実空間映像に対し、 処理/制御 装置による処理後の複合現実空間映像 （へッ ドマゥンテツ ド'ディスプ レイ.1 1の表示装置 1 5 a、 1 5 bに表示する映像） においてそのェ ' ッジを強調して第 3図 Bに示すように表示する。 . ■ '
' ( 2 ) 縮小表示 ' .
現実空間映像における認識空間に無視空間の視覚情報も呈示するこ とで無視空間の視覚情報も認識可能とする。 例えば、'第 4'図 Aに示す ようにビルの現実空間映像におい'て、 半側空間無視患者に'は無視空間 にある'左端の.ビルが認識でき.ない場合に、 .第 4図 Β ·に示すように複合 現実空間,映像において現実空間跌像を水平方向に 小しで認識空間に 無'ネ 空間に るビルも表示することができるようになり、 認識可能と なる。 この'例では縮小率は 8 0 %であるが、 一般的には例えば 7 0 %' 以上' 9 0 %以下とすることが ましい （人間工学 ' Vo l . 41， No. 4で 05) , 213-217 '参照。 ） 。 このように縮小による視野変換を行う際には、 現- ： 実空,間の中心を変えずに、 周辺視野部から中心部に向かって徐々に視 ' 野圧縮を行うことで、 認知しやすい空間を呈示することができる。
( 3 ) 注意喚起情報表示 ' '
' 現寒空間映像における'認識空間に注意喚起情報を呈示す'ることで無 視空間の視覚情報も認識可^とする。 例えば、 第 5図 Aに示すように ビルの現実空間映像において、 半側空間無視患者【こは無視空.間にある 左端のビルが認識できない場合に、 第 5図 Bに示す'ように複合現実空 間映像において認識空間に無視空間の左端に注意喚起情報を表示する ことで無視空間の視覚情報も認識可能となる。 この例では注意喚起情 報として矢印を用いている。 実際には、 例えば、 所定の位置に所定の 注意喚起情報を含む仮想空間映像を生成し、 この仮想空間映像を現実 空間映像と合成して複合現実空間映像とする。
( 4 ) 拡大表示 . ' 現実空間においてある物体'を.数秒間注視したとき， その注視した状 況を眼球運動により検出し、 検出されたときに注視したものを複合現 実空間映像において拡大表示す'ることで認識可能とする。 例えば、 現
'実空間において第 6図 Aに示すような遠くにある力レンダーを注視じ たとき、 このカレンダ一を第 6図 Bに示すように複合現実空間映像に おいて拡大表示することにより、 カレンダーが見やすくなる。 あるい は、 現実空間において第 7図 A (こ示すようにドアのロックボタンを数 •秒間注視したとき、. このドアロックボダンを第 7図 BJこ示すように複 合現実空間映像において拡大表示する iとにより ボタンが押しやす く よる。 ' ' ； ' , .
上記の各処理お び表示は、 あらかじめこの視覚情報呈示システム' ' により検査を行った結果や、ヌイ "カメラ 1 4 a、 1 4 bによる目良球運 ■ .動計測および'頭部 ·体幹運動計測装置 1 6による頭部 ·体幹運動計測 ' により得られるデータ等に基づいてコンピュータ 1 2 'の処理/制御装 ' 置により、 使用者個々人に適した形で自動的に行うことが可能である。
この視覚情報呈示シ テムを検查システムとして'用いた検査の実施 例どレ'て半側空間無視 （U S N ) の検査を行う場合につい'て説明する。 ' 1 · 対象 ' - '
• 被 者は同意が得られた 8名の脳血管障害患者 平均年齢 6' 7 . 1. 歳） である。 2名の療法士が、 これらの患者の A D L検査において何 らかの無視が認められることを確認した。 2名の医師が、 C T ( Comp uted l omography ま 7こは M R I (Magnet i c Resonance Imaging) によ りこれらの患者の右半球損傷を確認した。 視力障害、 痴呆、 半盲、 失 行および左利きの患者は対象外とした。 これらの.患者は自分で椅子座 位が可能である。 これらの患者の発症から測定までの期間は 4〜2 7 週であった。 表 1に患者の特性をまとめて示す。 表"!： 患者の特性 患者 No. 年齢 (歳） 診断 障害部位 * : リハビリテ ( )ヨン期間 ΠΜ- Mスコア -
1 75 I FTP 6 30
2 65 _ I BgFPT 1 38
3 64 H Th 1 61
4 63 H Bg .1 35
5 56 I PT 1 85
6 70 I Bg 1 33
7 79 I FPT 1 86
8 68 I BgFPT 2 72 略語： I：梗塞， H： 出血， F：前頭葉， P：頭頂葉， T：側頭葉， Bg：基底核， Th：視床
*全ての障害は右半球側
D C
n
日常無視行動のチェックリスト
1 患者は他人と会話、コミュニケ一ジョンしているとき困難に陥るか？
2 患者は個人の空間の左/右側を無視するか？
3 患者は摂食のとき困難に陥るか？
4 患者は身づくろい (整容、洗濯、人浴等)のとき困難に陥るか？
5 患者は着衣のときに困難に陥るか？
6 患者はトランスファー (ベッドからトイレ等）の際に困難に陥るか？
7 患者は移動 1 (患者は障害のある側の物体や壁に衝突する。患者はドア、
縁石等の間のトイレを通り抜けることができなし、等)の際に困難に陥るか？
8 患者は移動 2 (患者は障害のある側の向きに曲がる)の際に困難に陥るか？
9 患者は PT訓練の際に困難に陥るか？
10 患者は 0T訓練の際に困難に陥るか？
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¾¥窗g 2.： · . ' 3— 1 · U S Nの評価
3 - 1 - 1 . 通常の臨床検査
無視を評価するために、 行動性無視検査 （Behavioral Inattent iori Test, B I T ) に含まれる線分抹消試験および星印抹消試験を被験者 5 に実施レた。 ここでは、 Wi l son等にょ て考案されたものを、..石合等 が日本人向けに一部改変し標準化した B ' I T日本語版を いた。
第 8図に示すように、 線分抹消'試験 （最小 0〜最大 3 6 '点） につい ては、 '様々な方位の線分が縦方向に 6本、 .両側にそれぞれ計 1 8本引 · かれた 1枚の用紙を被験者に提示した。 '被験者に全ての線分を抹消す 10 るよ'う指示した。 左側無視は右側よりも左側の線分により多ぐ印を付 けることができないことにより示され.る。 無視の程度は線分の総数に' 対す'る省略された線分の数の割合により評価した。 線分抹消試験の用' ■ 紙は右側および左側,の部分に分割し、 まず右側、 次いで左側の正答率.
' ' を分析した。 カツ 卜オフ値として 3 4点を ΐ殳定した。 第 9図に示すよ 15 ' うに、 星印抹消試験 （最小 0〜最大 5 4点'） については、 A 4刺激用 紙は、 誤った選択肢の項目が擬似的にランダムに散在する 5 6 '個のタ 一ゲッ ト （小さい星） を'含み、 印を付けた小さい星の合計'を記録した。 ' これらのターゲッ トは実際^は 6列に分かれており、' これに加えて二 ' .つの夕—ゲッ トが 6列（こ属さない中央に位啬している。 検査者は、 用 .20 . 紙の全ての内容を明確に示し、 被験者に対して一例'として二つの中央 の夕一ゲッ 卜に印を付けるが、 これは採点対象としない。 次に、 被験 者に残りの小さな星を抹消するように依頼した。 用紙の横方向の各々 の半分における省略されたターゲッ トの数を計算した。 星印抹消試験 用紙は六つの領域 （左—左の領域、 中央一左の領域、 右一左の領域、 25 右—右の領域、 中央一右の領域、 左一右の領域） に分割され、 これら の六つの領域に対する正答率を分析した。 カツ トオフ値として 5 1点 ,. 'を設定した。 · '
3— 2. HMDによる特殊評価
(a) 実験装置 （第 1 0図）
主な実験装置はデジタルカメラ、 HMD (GT 2 7.0、 キャノン製） 5 およびデジタルビデオカメラである。 HMDは 2枚の T F T液晶パネ ' ルからなる眼鏡型ディスプレー .（ 2 7万画素、 有効画素数 9 9. 9 9 %、 質量 1 5 0 g) である。 デジタルカメラは机上の検査用紙を撮影 し、 H' M Dはデジタルカメラ ,で撮影された.画像を被験者の網膜に投影 , する。 さらに、 定性的な運動分析として'、 デジタルビデオカメラによ 10 り'被'験者の巔部の運動を記録した。 '·
(b ) HMDを用 た U S Nの評価 （第 1 1図）
被験者の視野の座標系を H μ Dにより物体中心座瘭系に設定した時 ' ..に US Νが:変化する程度を求めることを試みた.。 そこで、 視野を変化- ' . させるためにデジダルカメラのレンズとして二つのもの.を用いた。 次 15 * に、 .HMDにより被験者に対して試験用紙を次のように二つの特殊な 試験として表示した。 ' ' '
1 ) 特殊試験 1 ： 'HMD'と ジタルビデオカメラとを組み合わせて用 • いて試験用紙だけを表示、する'ことができるズームイジ （Z I ) 条件 '2) 特¾試験 2 ： レンズを変更することにより特殊試験 1の場合の 0.· 20. 7倍に縮小して表示することができるズームァゥト （ZO) 条件
3 - 3. 実験手順
被験者は必要であれば車椅子に座らせるか、 開始点として真っ直ぐ な位置に置かれた背部が直立の椅子に座らせた。 机の上の試験用紙は 各被験者の体の正中線上に置いた。 全ての試験は時間の制限を設けず 25 に行った。
被験者はまず、 通常の臨床試験として HMDを用いずに通常の試験 , 'により評価され、 次いで H M D.を用いて二つの空間 ¾験 .（Ζ Ίおよび Z◦条件） により評価された。 線分抹消試験は正答率を用いて点数化
' ' した後、 スコア一は右および左の二つの領域に分割した。 星印抹消試 験は、 試験用紙が分割された六つの領域 （左一左の領域、 中央一左の 領域、 右一左の領域、 右 右の領域、 中央一右の領域、 左一右の領域） に対して正答率を用いて点数化した。 全ての被験者に対じて、 通常の 臨床試験と二つの特殊試験 （z I、 z 0 ) とをランダムな順序で行つ た。 検査者は、 デジタルカメ.ラの画像からの ¾示として H M Dモニタ —を確認した。 さらに、 異常な動.きを見つけるた に、 これらの試験 中に'頭部、 响および上/下肢の動きを定性的に分析した。 . . .
4 · デ一ダの分析 ' ' 全ての統計処理は S P S S銃計ソフト （ 7 . 5 . ' 2 J ) を揮いて行 ' . ：つた。 通常の臨床試験と H M Dを用い.だ二つの特殊試験との間の比較 ' として Α ΝΌ V Aまたは S t u d e n t— tテストを用いた。 さらに、 ' 線分抹消試験および星印抹消試験のそれぞれ■における比較のために S t u d e n t— tテストまたは A N〇 V Aを用いた。 各グループ内で 多変 ¾'Α Ν〇 V Α試験を行い、 5 .%有意レベルにおいて有'意差があれ ' ば、 次に多重比較検定としてシヱッフヱテストを実施した。 ' • . 全ての試験の間の頭部、 胴および上/下肢の動きの定性的.分析をデ . ジ夕ルビデオカメラにより矢状面または前額面において行つた。
〈結果〉
本実施例では全ての被験者の F I M— Mの平均値は 5 3 . 0 ± 2 1 . 6点 （表 1参照） であった。 被験者は A D Lのある動作に対して重度 または中等度の補助が必要である。
U S Nの通常の臨床試験として、 A D Lに対する無視の存在頻度の 最初の評価においては、 被験者の 7 5 %が着衣の動作において U S N
1 症状を認めた （表 3 ) 。. 例えば.、 U S N患者は左側 (こ着物を容易に着 ることができない。 さらに、 被験者の 6 2. 5%はトランスファーお よび移動動作において U S N症状を認 た （表 3 ) 。 通常の臨床試験 . における頭部の運動の運動分析.によると、 被験者は線分抹消試験およ ぴ星印抹消試験のいずれにおいても、 右側から探し始めた。 通常の動 作では、 頭部は線分抹消試験中の移動にじたがって右側から左側に自 然に回旋した。 しかしながら、 &側への頭部の移動は、 雨試験におい て右佴 ijからの探索に対しては不十分であった。 通常の条件下での線分 抹消試験に対しては、 試験用紙'.の左側の領域の平均正答率は 9 4. ' 4 %であった。'右側の領域の平均正答率は 1 0 0%であった。 カツ トォ フ値より低い被験者はいなかった （表 4 ) 。 通常の臨床試験での星印 抹消'試験に対しては、 左—左 頁域の平均正答率は 9 1. 1 %であつ た （表 5),。' 中央—左の領域の平均正答率は 8 9. 2%、 右—左側の- ' 領域の平均正答率は 84..4%であった。 右—右の領域の平均正答率 ' は 9.2. 9 %、 中央一右の領域の平均正答率は 9 6. 4%、 左—右の 領域の平均正答率は 8 1' . 8 G/oであった。 3名の被験者の平均正答率 ' はカツ'トオフ値より小ざぐ、 異常と考えられる。 ' .
表 3 : 日常生活 (ADL)、訓練場面における USN症状の割合 n = 8 USNの割合（％)· 会話、コミュニケーション 4 50.0 ベッド上動作 (左側を無視等） 2 25.0 摂食場面 1 12.5 身づくろい (整容、洗濯、入浴等) 2 25.0 着衣 6 75.0 トランスファー (ベッドからトイレ等） 5 62.5 移動 1 (ドア、縁石等の間のトイレを通り抜けることができない） 5 62.5 移動 2(患者は障害のある側の向きに曲がる） 5 62.5
PT訓練における無視 6 75.0
0T訓練における無視 7 87.5
Figure imgf000022_0001
表 5: 通常の BIT検査時の星印抹消試験の平均正答率
平均正答率 (％) 左一左の領域 91.1±13.7 右一左の領域 81.8±31.1 中央一左の領域 89.3 ±8.6 中央一右の領域 96.4±5.9 左一おの領域 84.4±30.1 右一右の領域 92.9 ±14.0 -
HMDを用いた特殊試験に対して、 頭 ¾5の運動の運動分析において は、 被験者は線分抹消試験および星印抹消試験のいずれにお'いても右 側から探し始めた。 しかしな'がら、 7名の.被験者は右側にだけ頭部の 回旋を維持した。 これらの'被験者は左側には頭部を回旋しなかった。 HMDを用いた特殊試験における Z I条件での線分抹消試験に対して 試験用紙の左側の領域の平均正答率は 6 1. 8 %であった （表 6 ) 。 右側の領域の平均正答率は 9 2. 4 %であった。 Z O条件に対しては 試験用紙の左側の領域の平均正答率は 7 9. 9 %であった。 右側の領 域の平均正答率は 9 1. 7 %であった。 Z I条件および Z◦条件のい ずれにおいても、 左側の点数は右側の点数に比べて有意差をもって高 かった （p < 0. 0 5 ) 。 左側の点数に対しては、 通常の臨床試験と Μζ»を用いた特殊試験の Z I条件どの間で有意差を示レた'（Pく 0. 0 5 ).。. HMDを用いた特殊試験の. Z I条件での星印抹消試験に対し ては、 左一左の領域の平均正答率は 6 0. 7%であった （表 7 ) 。 中 央ー左の領域の平均正答率は 6.9. .6 %、 右—左の領域の平均正答率 は 7 7 ,· 9 %であった。 右一右の領域の平均正答率は' 8 7. 5 %、 中 央ー右の領域の平均正答率は 9 2. 9 %、 左一右の領域の平均正答率 は 8 7.. .0 %であった。 Z O条件に対しては、 左—左の領域の平均正 答率は 6 9., 7%であった。 中央一左の領域の平均正答率は 7 0. 8 %、 右一左の領域の平均正答率は 7 7:. ' 9 %であった。 右—右の領域 の平均正答 ¾は9 7, . 9 %、 中央—右の領域の平均正答率は 8 7. 5 %、 左一右.の領域での平均正答率は 9 2. 4 %であった。-
表 6: 異なる 3条件での抹消試験の平均正答率
左側の正答率（％) 右側の正答率 (％) 通常検査 95,1±13.8ab 100±0
ZI条件 61.8±34.3a 92.3 ±11.1
ZO条件 79.8±37.6a 91.7±14.5 おと左との有意 * (p<0.05)
通常検査の場合と ZIとの有意差 （pく 0.05)
Figure imgf000024_0001
表 7: 異なる 3条件での星印抹消試験の平均正答率 平均正答率 (％)
通常検査 ΖΙ条件 ΖΟ条件 左一左の領域 91.1 ±13.7 60.7±47.0 66.7±51.6 右一左の領域 81.8±31.1 87.0±10.2 69.7 ±38.4 中央一左の領域 89.3±8.6 69.6 ±37.4 70.8 ±42.3 中央一右の領域 96.4±5'9 92.9 ±6.4 87.5±13.7 左一おの領域 84.4±30.1 77.9 ±37.0 69.9 ±38.4 右一右の領域 92.9±14.0 87.5 ±14.3 97.9±4.9
• .. '〈考察〉 . . '： □ ' . 全ての被験者ば、 HMDがより明るく、 明瞭な画像をほどんどリア ' · ルタイムであることを確認し、 HMD'を装着することに関して不快で 'はなかったと報告した。 本実施例では、 HMDは、 被験者があたかも '5 5 2インチのディスプレイ画面を 2 m離れて見てい.るように表示する ことができる。 さらに、 間接的な視野の範囲における変化が、 コンビ ノ ユータで HMDを用いる入力方法を操作することにより可能となった。
試験用紙を. H M Dの液晶デイスプレイ画面に投影するためにデジタ ルカメラを用いた。 こ'のデジタルカメラは、 たと 試験中に頭部が動 10 いても、 HAiDの液晶ディスプレイ画面に映った試験用紙が動かない ようにするために阖定した。 これは、 . HMDを用いた特殊試験が、 通', 常の'条件での試験が作り出す,も より物体中心座檩系のより適合した 条件を り出したことを意味する。 本実施例では、； Z I条件は物体中- ' ' 心座標系の'それと同一であった。 ·
1-5 ' HMDを用いた特殊試験中の動作分析に対'しては、 結果は、 被験者 は、 US Nに対する通常の臨床試験と比べて、 2 1ぉょび∑〇の条件' 下で φ試験用紙の右側に主として焦点を合わせる傾向があ'ることを示 している。'定性的な動作分 としてビデオ撮影をする場合、 被験者が • H M D.を用いて特殊試験を行つたとき、 被験者は f式験用紙の.右側に集 0. ' 中しょうとする傾向があった。 被験者の無視は HMDにより強められ るのかも知れない。 H M Dを用いた特殊試験は物体中心座標系を作り 出すため、 被験者は通常の臨床試験と比べて試験用紙により焦点を合 わせた状態であった。 これは、 もし被験者が物体にあまりに多く注意 を払いすぎると、 被験者は左側を無視するリスク-がありうることを意 25 味する。 さらに、 石合等は、 アイカメラを用いて USN患者の目の動 きを調べた。 健康な人および U S N症状はないが同名半盲の患者の目 .. め動きは中心の焦点合わせを維持した。 しかしながら、. U S N症状が ある同名半盲の患者は右側に向きを変え、 彼らの目は左側に動かなか つた。 H M Dは、 通常の臨床試験と比べて視野領域を制限することに よ 患者が物体 （試験用紙） に集中することができるため、 左の無視 領域をより明確にすることができる。 .
Z Iおよび Z 0条件での左空間の正答率は通常の臨床試験における それより著しく低かった。 さらに'、 Z◦条件で上がった正答率は Z I 条件の'それより少し高かった.。 Z I条件は Z 0条件よりもより物体に 焦点を合わせたと考えられる。 .これらめ結果は、 U S N患者が物体に 集中'したとき、 · U S' N症状がより悪化することを示している。 ： Hal 1 ig an等によるチヱックリス トの被験者の.着衣動作、 トランスファ一およ" び移'動動作は U S N症状が高い割合で存在することを示した。 通常の . B I Tは、 左の空間の正答率が 8 .0 %より高いとき U S Nを十分に示- ' ' さなかつたが、 H M Dを用いた特殊試験は左の空間の正答率が約 6 0 ' %であるとき U S Nを示した。 H M D試験は通常の臨床試験では容易 • に発見することができない U S N症状をより良く発見するこどができ • .る。 · ' - . . ,
' 本発明者らによる過去の ^究では、 H M Dの使用により、 右大脳半 球損傷のある全ての被験者の無視症状が改善した。.. Rosset 等は、 被 . 験者の正中線から右側への病理学的変化を含む、 無視症状へのプリズ ム適応の効果を調べた。 彼らは、 視野の右側への光学的シフ トを受け た全ての患者が、 彼らの手動の身体一正中線の表示と彼らの古典的な 神経心理学の試験で改善したことを報告した。 Lee 等ならびに Woo お よび Mande 1 raantは、 様々な視野欠損を改善するためにスペクタクルレ ンズの上に置かれたフレネルプリズムの有効性を示唆した。 H M Dに より得られる改善は、 プリズム適応方法と同様にして自然回復過程を . 剌激する信号が脳に与えられることを示している。 'さらに.、 H.MDシ ステムは、 スペクタクルレンズの上に置かれたフレネルプリズムより · · 左側の無視をより矯正するように働く。 広い視野を得るための高性能 フレネルプリズム膜は透き通っていないため、 プリズムは実像のゆが みを生.じ、 視力を低下させた。 対照的 (こ、 HM Dは視力を低下させず に様々な視野を得る可能性を有している。
H M Dシステムは非侵襲で安全であるという利点を有レ、 視野の木 きさを容易に変化させること.ができる'。 標準的な臨床試験は主として 水平な 2次元面上で行われるが:、 HM'D'システムは、 他の面、 すなわ .ち前'額面ま "こは矢状面において、 ' A D Lにより密接に関係した臨床試 ' 験を容易に行うことができる。 他方、'. HMDシステムは、 携帯性をよ' り高'め、 より軽量に、 またデータの変換に関するコンピュータと ΉΜ • Dとの間の応答の遅延を少なくする必要がある。 この HMDシステム- の遅延時間は 50ミ リ秒である。 したがって、 この HMDシステムは、 ' リアルタイムまたはそれに近い速さで変化する視野を処理、 記録、 表 示するより高レベルの技術が必要である。
' HMDシステムの技術は、 評価装置として半側空間無視'の神経心理 ' 学的リハビリテーショ ンに 、いて重要な役割を果たすことができ.る。 •Bowen等は、 発行され 論文の系統的な調査を行？た。 彼らは、 1 7 件の論文で右半球損傷 （RBD) 、 左半球損傷 （LBD) を直接比較 しており、 13]^は ：60ょり RBDの後により頻繁に起こることが、 発 ¾されたデ一夕の系統的な調査により明白に支持されることを報告 した。 しかしながら、 脳血管障害を受けた後の出現および回復の速さ の正確な評価は得られていない。 彼らは、 様々な. U S N疾患が存在し、 各タイプに特有のリハビリテーション治療方法が必要であることを示 唆した。 本システムは、 HMDが、 各患者の U S Nの程度に合うよう 'に多様な視野入力を変えることができるため、 新たな評価のための臨 床的な意味を有する。 それは、 U S Nのための臨床評価は、 HMDの ' 様々な画像をコンピュータにより色の変化、 実像の部分的な拡大また は縮小のように処理することができ、 U S Nを有する各患者に対して HMDにおける適切な視野情報を作り出すことができるためである。 —本実施例では、 HMD評価は物体中心座標系の条件を作り出すこと ができた。 これは、 本システムが、 身体中心座標系に比べて、 物体中 .心座標系の評価に、 より焦点.を合わせるこ.とができることを意味する。 身体中心] ¾標系の条件'を作り出す ίとも'可能である。 こめ場合、 ΗΜ Dディスプ イは頭部または体幹に配置される小型の CCDカメラと 同期させな'ければならな'い。 さらに'、 目一頭部または目一手の調聱の： . 分析'のために目および頭部の 勲'を測定しなけれぼならない。 目'およ . び頭部の運動は USN症状と関係して,いると考えられる。 .
結論として、 本実施例の結果は、 HMDシステムを用いた U S Nの '評価が、 USNに対する臨寧評価では容易に観察することができない 左側無視領域を明らかにすることができることを示した。 さらに、 H 'MDを用いた USN試験はより高精度に表示することがで'き、 通常の ' 臨床試験と比べて、 U SN 出現および程度を評価することができる と仮定することができる。 HMDは、 .通常の臨床評価と比べて、 人工 的な多様な環境を作り出すことができる。 '
以上、 この発明の一実施形態について具体的に説明したが、 この発 明は、 上述の実施形態に限定されるものではなく、 この発明の技術的 思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、 上述の実施形態において用いたへッ ドマゥンテツ ドデイス プレイ 1 1は一例に過ぎず、 これと異なる構成のへッ ドマゥンテツ ド ディスプレイを用いてもよい。 ' 以上説明したように、 この発明によれば、 ヘッ ドマウンテ'ッ ドディ . スプレイに表示する画像の座標系を物体中心座標系または身体中心座 . 標系に設定可能に構成されていることにより、 従来得られなかった次 の'ような多くの利点を得ることができる。
•5 物体中心座標系または身体中心座標系に設定レてへッ ドマウ.ンテツ ドディスプレイに画像を表示し、.被験者に呈示して呈示情報を被験者 ' に判断させることにより、 被験者の状況を定量的に検査することが可 能である。 例えば、 被験者の,視空間に関する薪しい検査が可能となる。 , . 具体的には、 被験者の無視領域に座標軸を移動しだり、 逆に見える部 10 分に'座標軸を移動したり、 ある物体へ軸を移動したりする等、 検査者 が自¾に座標軸を移動させることが可能となる。 また、 眼球運動も検' 出す"ると被験者の視線軌跡が分かり、 かつ、 被験者本人には実際どの ' ■ ように見え Tいるかを検査者が認識することができる。 例えば、 視野
' . 欠損がある被験者にはどのように見えているかに関し、- 検査者は、 実
15 '際の.場面でどのように視野欠損が存在するかを画像としてシミュレー ： ドして理解することができる。 そして、 この検査結果に応じて各被験 者に適応した訓練あるい.ば視覚呈示を行うことができる。 ： ' • 現実世^と境界無しに融合した形でコンピュ一夕'グラフィッタス
. ( C G ) ：等による様々な視覚情報の付加あるいは改変を行った映像を 20 . 使用者に呈示することが可能になる。 そのため、 あ'る限られた状況下 だはではなく、 より日常生活に近い環境での検査および訓練を行うこ とができる。 したがって、 被験者の疾患の状態を多面的に的確に把握 しゃすくなり、 効率的、 有効的な検査および訓練が可能になる。 また、 検査と訓練とを同一構成のシステムで行うことができるため、 検査と 25 訓練との整合性が非常に取りやすくなる。
特に半側空間無視患者には、 注意喚起を与える情報を現実空間映像 . ' に合成することで、 現実空間での無視側空間を認識することを補助す ることが可能になる。
この発明は、 例えば、 脳血管障害に伴う半側空間無視患者等の視空 ■ 間無視患者、 パーキンソン病患者、 赤緑色盲患考、 半盲者、 視力低下 者、 複視者、 斜視者、 高齢者 （健康人、 認知障害者) '、 眼鏡装着者等 に適用して好適なものである。 例えば、 視空間無視患著および糖尿病 性網膜症、 白内障等を有する者の'視野欠損部分以外の部分に視覚情報 .を視野欠損の度合いに応じて.呈示することができる。 パーキンソン病 患者については、 視覚情報を強調するこ'とによって歩行等が改善する。 例え'ば、 物体や建築物を強調することによつて転倒予防、 歩行階段昇 降等が可能となる。 赤緑色盲患者については、 赤緑を判別しやすい色" 等に変化して呈示することが きる。. ' , ' より詳細には、 パーキンソン病患者等では視覚情報刺激により歩行-. が安定する。.例えば、 黄色、 赤色等の目立つ線、 棒等を床や階段に設 '置すると、 それを越す動作により'歩幅が改善する。 このようなことか ら、 へッ ドマゥンテツ ドデイスプレィによりエツジ 調や色彩'強調を . 'する とで常に歩行時の'歩幅を改善する可能性がある。 ェ'ッジ強調お ' とび色彩 ^調に関しては、 插々人に適合するよう本システムでその程 度を評価分析し、 強調め程度を決定する。
小脳障害においては、 目艮球運動障害として眼振等が起き、 めまいや 歩行障害が生じる。 このため、 眼振時の眼球の動きを眼球運動計測に より計測し、 手ぶれ補正機能のように、 眼振の補正を行い、 映像呈示 する。 これにより眼振から起こるめまい、 上肢下肢運動障害、 歩行障 害等を改善することができる。
糖尿病性網膜症等により視野周辺等が欠損している場合、 撮像素子 • でとらえた視野欠損情報を患者、 使用者等の本人が見える視野の中心 付近へ縮小して呈示する。 本システムで視野欠損部分の視覚情報量を 検査.し、 それに基づき縮/]、率を決定する。
両耳側半盲、 両鼻側半盲等で見えない部分が生じた場合、 耳側や鼻 側の視野情報を見える部分に縮小して画像呈示する。 本システムで認 識困難部分の視覚情報量を検査し、 それに基づき縮小 を決定する。 色の判別が困難な場合、.例えば、 赤と綠とを'区別できない場合、 赤 および緑のそれぞれに特有の模様,（例えば、 赤なら縦線、 .緑なら横 .線等） 'を入れることにより区,別可能とする。 ·· '
本システムで色彩認識困難部分の状況を、 色を変化させ視覚情報量 を'検聋する έとで把握し、 ぞれに基づき区別に必要な識別方法を決定 する ' ' 左"右の視覚情報をヘッ ドマウンテツ ドディスプレイに入出力す'るこ とにより、 空間認知障害を 3次元空間により近い条件下で生み出すこ. とから空間認知障害をより正確に詳細に検査し、 その結果に基づき訓 ' 練も可能となる。

Claims

1 . 一つまたは複数の撮像素子が装着されたヘッ マウンテッ ドディ' ス'プレイを有し、
上記.へッ ドマゥンテッ .ドディスプレイに表示する画像の座標系を物 体中心座標系または身体中心座標系に設定可能に構成されていること を特徴とする検査システム。
請
.
2；上記撮像素子が 3 C C D.で ること.を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の検査システム。 '
の
3 . '検査を疔ぅ際に被験者が座る椅子に固定したデジタルカメラによ 範
り検査用紙'を撮影し、 その画像を上記ヘッ ドマウンテツ ドデイスプレ' 囲
ィに'表示するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1
. 項記載の検峑システム。 ' ' . .——
4 . 上記デジタルカメラにより撮影した検査用紙の画像を拡大または ' 縮小して上記へッ ドマウンテヅドディスプレイに表示する:ように構成 されていることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の検査システム。 ' 5 . 椁查を行う際に被験者の頭部の運動を計測することが'できるよう ' ' に構成されていることを特徼とする請求の範囲第 1項記載の検査シス
'テム。 ■ ■ '
6 . 上記撮像素子で撮像された画像を処理して上記'ヘッ ドマウンテツ ドディスプレイに表示する処理/制御装置をさらに有することを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の検査システム。
7 . —つまたは複数の撮像素子が装着されたへッ ドマゥンテツ ドディ スプレイを有し、
上記へッ ドマゥンテツ ドディスプレイに表示する画像の座標系を物 体中心座標系または身体中心座標系に設定可能に構成されていること 'を特徴とする訓練システム。
8 . つまたは複数の撮像素子が装着されたへッ ドマゥンテッ ドディ スプレイを有し、
上記へッ ドマゥンテツ ドディスプレイに表示する画像の座標系を物 体中心座標系または身体中心座標系に f殳定可能、に構成されてい.ること を特徴とする視覚情報呈示システム。 ' '
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