JPH0655203B2 - 視線検出を用いた医療診断装置 - Google Patents
視線検出を用いた医療診断装置Info
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- JPH0655203B2 JPH0655203B2 JP4182227A JP18222792A JPH0655203B2 JP H0655203 B2 JPH0655203 B2 JP H0655203B2 JP 4182227 A JP4182227 A JP 4182227A JP 18222792 A JP18222792 A JP 18222792A JP H0655203 B2 JPH0655203 B2 JP H0655203B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は視線検出を用いた医療
診断装置に関し、特に被験者の視線を検出して痴呆症な
どの脳機能に関係する疾患を診断できるような医療診断
装置に関する。
診断装置に関し、特に被験者の視線を検出して痴呆症な
どの脳機能に関係する疾患を診断できるような医療診断
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１００万人にのぼる
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１００万人にのぼる
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かかったかどうかに応じ
て点数をつけていき、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かかったかどうかに応じ
て点数をつけていき、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
た短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。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。
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
た短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。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。
【０００５】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診断できるような視線検
出を用いた医療診断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診断できるような視線検
出を用いた医療診断装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
被験者の視線を検出して脳機能に関係する疾患を診断す
る視線検出を用いた医療診断装置であって、被験者の眼
球の動き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の検出出力
に応じて、被験者の空間内における視線の動きを演算し
て脳疾患の有無を判断する演算手段と、演算された視線
の動きと脳疾患の有無を示す情報を出力する出力手段と
を備えて構成される。
被験者の視線を検出して脳機能に関係する疾患を診断す
る視線検出を用いた医療診断装置であって、被験者の眼
球の動き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の検出出力
に応じて、被験者の空間内における視線の動きを演算し
て脳疾患の有無を判断する演算手段と、演算された視線
の動きと脳疾患の有無を示す情報を出力する出力手段と
を備えて構成される。
【０００７】請求項２に係る発明は、被験者の頭部の動
きを検出する頭部運動検出手段を含み、演算手段は被験
者が提示された指標を注視しているときの頭部運動検出
手段の検出出力と眼球運動検出手段の検出出力とに応じ
て、被験者の空間内における視線の動きを検出して出力
手段に出力する。
きを検出する頭部運動検出手段を含み、演算手段は被験
者が提示された指標を注視しているときの頭部運動検出
手段の検出出力と眼球運動検出手段の検出出力とに応じ
て、被験者の空間内における視線の動きを検出して出力
手段に出力する。
【０００８】請求項３に係る発明では、指標提示手段は
被験者に対してそれぞれ異なる角度から指標を提示す
る。
被験者に対してそれぞれ異なる角度から指標を提示す
る。
【０００９】請求項４に係る発明では、演算手段は頭部
運動検出手段の検出出力に応じて被験者の頭部運動の回
転速度成分を演算して表示手段に表示させる。
運動検出手段の検出出力に応じて被験者の頭部運動の回
転速度成分を演算して表示手段に表示させる。
【００１０】請求項５に係る発明では、演算手段は頭部
運動検出手段の検出出力に応じて、被験者の頭部運動の
平行移動速度成分を演算して表示手段に表示させる。
運動検出手段の検出出力に応じて、被験者の頭部運動の
平行移動速度成分を演算して表示手段に表示させる。
【００１１】請求項６に係る発明では、演算手段は眼球
運動検出手段の検出出力に応じて、被験者の眼球の眼球
運動速度成分を演算して表示手段に表示させる。
運動検出手段の検出出力に応じて、被験者の眼球の眼球
運動速度成分を演算して表示手段に表示させる。
【００１２】
【作用】この発明に係る視線検出を用いた医療診断装置
は、被験者に指標を提示し、その指標を注視している被
験者の頭部の動きと眼球の動きに応じて、被験者の空間
内における視線の動きを演算し、その動きを出力するこ
とにより、アルツハイマー型痴呆症などの脳機能に関係
する疾患特有の視線の動きを容易にとらえることがで
き、医療臨床診断やリハビリテーションなどに役立てる
ことができる。
は、被験者に指標を提示し、その指標を注視している被
験者の頭部の動きと眼球の動きに応じて、被験者の空間
内における視線の動きを演算し、その動きを出力するこ
とにより、アルツハイマー型痴呆症などの脳機能に関係
する疾患特有の視線の動きを容易にとらえることがで
き、医療臨床診断やリハビリテーションなどに役立てる
ことができる。
【００１３】
【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、その検出出力は演算
部１に与えられる。頭部運動検出部３は被験者の頭部の
動きを検出するものであり、その検出出力は演算部１に
与えられる。演算部１は被験者が特定の指標を注視して
いるときの眼球運動検出部２と頭部運動検出部３の検出
出力に応じて、被験者の視線の動きに着目し、このとき
の視線の動きを演算して眼球運動速度，頭部運動速度，
視線の振幅，視線の動きの特徴および視線の動きに占め
る頭部運動と眼球運動の比率：分担化などを演算し、出
力部４に出力する。出力部４はたとえばＣＲＴディスプ
レイなどが用いられる。また、演算部１は指標提示装置
５に指令を与えて、被験者に指標を提示させる。
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、その検出出力は演算
部１に与えられる。頭部運動検出部３は被験者の頭部の
動きを検出するものであり、その検出出力は演算部１に
与えられる。演算部１は被験者が特定の指標を注視して
いるときの眼球運動検出部２と頭部運動検出部３の検出
出力に応じて、被験者の視線の動きに着目し、このとき
の視線の動きを演算して眼球運動速度，頭部運動速度，
視線の振幅，視線の動きの特徴および視線の動きに占め
る頭部運動と眼球運動の比率：分担化などを演算し、出
力部４に出力する。出力部４はたとえばＣＲＴディスプ
レイなどが用いられる。また、演算部１は指標提示装置
５に指令を与えて、被験者に指標を提示させる。
【００１４】図２は図１に示した眼球運動検出部２と頭
部運動検出部３とをゴーグルへ装着した例を示す図であ
り、図３は頭部運動検出部の具体例を示す図であり、図
４は眼球運動検出部２の具体例を示す図である。
部運動検出部３とをゴーグルへ装着した例を示す図であ
り、図３は頭部運動検出部の具体例を示す図であり、図
４は眼球運動検出部２の具体例を示す図である。
【００１５】図２に示したゴーグル８は被験者が装着す
るものであって、その一方側の下部には眼球運動検出部
２が設けられる。眼球運動検出部２は図４に示すよう
に、中央に設けられた発光ダイオード２１とその両側に
設けられたフォトダイオード２２，２３とを含む。発光
ダイオード２１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２２，２３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２１から眼球９に投射された光
は黒眼１０と白眼１１とで反射率が異なり、この反射率
の違いをオペアンプ２４で増幅し、差をとれば図４
（ｂ）に示すように水平（左右）の出力となり、図４
（ｃ）に示すようにオペアンプ２５で和をとれば垂直
（上下）の出力となる。
るものであって、その一方側の下部には眼球運動検出部
２が設けられる。眼球運動検出部２は図４に示すよう
に、中央に設けられた発光ダイオード２１とその両側に
設けられたフォトダイオード２２，２３とを含む。発光
ダイオード２１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２２，２３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２１から眼球９に投射された光
は黒眼１０と白眼１１とで反射率が異なり、この反射率
の違いをオペアンプ２４で増幅し、差をとれば図４
（ｂ）に示すように水平（左右）の出力となり、図４
（ｃ）に示すようにオペアンプ２５で和をとれば垂直
（上下）の出力となる。
【００１６】頭部運動検出部３は図３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３は
ソース３１となる直交コイルと、センサ３２となる直交
コイルとを含む。制御部３３からの指令に応じて、ドラ
イブ回路３４がソース３１の直交コイルを駆動して磁界
を発生させる。頭部運動検出部３を装着した被験者が動
くと、センサ３２に電圧が誘起され、この電圧を検出回
路３５が検出し、その検出出力を制御部３３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。
気センサで構成される。すなわち、頭部運動検出部３は
ソース３１となる直交コイルと、センサ３２となる直交
コイルとを含む。制御部３３からの指令に応じて、ドラ
イブ回路３４がソース３１の直交コイルを駆動して磁界
を発生させる。頭部運動検出部３を装着した被験者が動
くと、センサ３２に電圧が誘起され、この電圧を検出回
路３５が検出し、その検出出力を制御部３３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。
【００１７】図５は図１に示した指標提示装置５を説明
するための図である。図５において、被験者からたとえ
ば１ｍ離れた位置に、指標ボードが設けられ、そこに中
心から被験者に対して２５°ずつの角度を有して発光ダ
イオード５１〜５５が設けられる。発光ダイオード５１
〜５５は、図１に示した演算部１からの指令に応じて、
０°→２５°→０°→５０°→０°→−２５°→０°→
−５０°→０°の順で点灯される。
するための図である。図５において、被験者からたとえ
ば１ｍ離れた位置に、指標ボードが設けられ、そこに中
心から被験者に対して２５°ずつの角度を有して発光ダ
イオード５１〜５５が設けられる。発光ダイオード５１
〜５５は、図１に示した演算部１からの指令に応じて、
０°→２５°→０°→５０°→０°→−２５°→０°→
−５０°→０°の順で点灯される。
【００１８】図６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６を参照して、
頭部運動検出部３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６（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Ｘ
ＹＺ座標系と、図６（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，Ｈφ，Ｈ
θ）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。
いてその原理を示す図である。次に、図６を参照して、
頭部運動検出部３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６（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Ｘ
ＹＺ座標系と、図６（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，Ｈφ，Ｈ
θ）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。
【００１９】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。
【００２０】 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。
【００２１】 Ｘｅ′＝Ｘｅ・ｃｏｓＨθ＋Ｙｅ・ｓｉｎＨθ …（３） Ｙｅ′＝−Ｘｅ・ｓｉｎＨθ＋Ｙｅ・ｃｏｎＨθ …（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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】図７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８〜図１２はこの発明の一
実施例による表示例を示す図である。
るためのフロー図であり、図８〜図１２はこの発明の一
実施例による表示例を示す図である。
【００２５】次に、図１〜図１２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。ステップ
（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、演算部１
は被験者に対して指標提示装置５によって指標を提示す
る。すなわち、演算部１は図５に示すように発光ダイオ
ード５１〜５５を、たとえば０°→２５°→０°→５０
°→０°→−２５°→０°→−５０°→０°の順で順次
点灯させる。このとき、眼球運動検出部２は被験者の眼
球の動きを検出し、眼球運動データを演算部１に与え、
頭部運動検出部３は頭部の動きを検出し、頭部運動デー
タを演算部１に与える。演算部１はステップＳＰ２にお
いて頭部運動データとしては、図６で説明した頭部座標
系の頭部移動量（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），（Ｈψ，Ｈφ，
Ｈθ）を取込み、ステップＳＰ３において眼球運動デー
タとして、眼球座標系（Ｘｅ，Ｙｅ）を取込む。ステッ
プＳＰ４において、演算部１はサンプリング周期ｉ，ｉ
＋１，ｉ＋２…のそれぞれにおいて、前述の第（１）式
〜第（８）式の演算を行なう。それによって、各サンプ
リング周期ごとのＨψi ，Ｈφi ，Ｈθi ，Ｈｘi，Ｈ
ｙi ，Ｈｚi ，Ｘ′ｅi ，Ｙ′ｅi ，Ｖｘi ，Ｖｙi が
求められる。
の一実施例の具体的な動作について説明する。ステップ
（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、演算部１
は被験者に対して指標提示装置５によって指標を提示す
る。すなわち、演算部１は図５に示すように発光ダイオ
ード５１〜５５を、たとえば０°→２５°→０°→５０
°→０°→−２５°→０°→−５０°→０°の順で順次
点灯させる。このとき、眼球運動検出部２は被験者の眼
球の動きを検出し、眼球運動データを演算部１に与え、
頭部運動検出部３は頭部の動きを検出し、頭部運動デー
タを演算部１に与える。演算部１はステップＳＰ２にお
いて頭部運動データとしては、図６で説明した頭部座標
系の頭部移動量（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），（Ｈψ，Ｈφ，
Ｈθ）を取込み、ステップＳＰ３において眼球運動デー
タとして、眼球座標系（Ｘｅ，Ｙｅ）を取込む。ステッ
プＳＰ４において、演算部１はサンプリング周期ｉ，ｉ
＋１，ｉ＋２…のそれぞれにおいて、前述の第（１）式
〜第（８）式の演算を行なう。それによって、各サンプ
リング周期ごとのＨψi ，Ｈφi ，Ｈθi ，Ｈｘi，Ｈ
ｙi ，Ｈｚi ，Ｘ′ｅi ，Ｙ′ｅi ，Ｖｘi ，Ｖｙi が
求められる。
【００２６】ステップＳＰ５において、演算部１は視線
の軌跡と眼球運動の軌跡と頭部回転角の軌跡と頭部平行
移動の軌跡を演算する。すなわち、演算部１は、サンプ
リング周期ｉにおける視線（Ｖｘi ，Ｖｙi ）と（Ｖｘ
i+1 ，Ｖｙi+1 ）の間を軌跡で結び、視線の軌跡を演算
する。さらに、演算部１はサンプリング周期ｉにおける
眼球運動（Ｘ′ｅi ，Ｙ′ｅi ）と（Ｘ′ｅi+1 ，Ｙ′
ｅi+1 ）との間を軌跡で結び、眼球運動の軌跡を演算す
る。また、演算部１はサンプリング周期ｉにおける頭部
回転角（Ｈψi ，Ｈφi ），（Ｈψi+1 ，Ｈφi+1 ）と
の間を軌跡で結び、頭部回転角の軌跡を演算する。さら
に、演算部１は頭部平行移動（ＥＸi ，Ｅｙi ），（Ｈ
ｘi+1 ，Ｅｙi+1 ）との間を軌跡で結び、頭部平行移動
の軌跡を演算する。
の軌跡と眼球運動の軌跡と頭部回転角の軌跡と頭部平行
移動の軌跡を演算する。すなわち、演算部１は、サンプ
リング周期ｉにおける視線（Ｖｘi ，Ｖｙi ）と（Ｖｘ
i+1 ，Ｖｙi+1 ）の間を軌跡で結び、視線の軌跡を演算
する。さらに、演算部１はサンプリング周期ｉにおける
眼球運動（Ｘ′ｅi ，Ｙ′ｅi ）と（Ｘ′ｅi+1 ，Ｙ′
ｅi+1 ）との間を軌跡で結び、眼球運動の軌跡を演算す
る。また、演算部１はサンプリング周期ｉにおける頭部
回転角（Ｈψi ，Ｈφi ），（Ｈψi+1 ，Ｈφi+1 ）と
の間を軌跡で結び、頭部回転角の軌跡を演算する。さら
に、演算部１は頭部平行移動（ＥＸi ，Ｅｙi ），（Ｈ
ｘi+1 ，Ｅｙi+1 ）との間を軌跡で結び、頭部平行移動
の軌跡を演算する。
【００２７】演算部１はステップＳＰ６において、各成
分の速度を演算する。すなわち、サンプリング周期をＴ
ｓとすると、視線の速度ｖ1 は次の第（９）式で求めら
れる。
分の速度を演算する。すなわち、サンプリング周期をＴ
ｓとすると、視線の速度ｖ1 は次の第（９）式で求めら
れる。
【００２８】 ｖ1 ＝√｛（Ｖｘi+1 −Ｖｘi ）2 ＋（Ｖｙi+1 −Ｖｙi ）2 ｝／Ｔｓ …（９） また、眼球運動速度ｖ2 は第（１０）式で求められ、 ｖ2 ＝√｛（Ｘ′ｅi+1 −Ｘ′ｅi ）2 ＋（Ｙ′ｅi+1 −Ｙ′ｅi ）2 ｝ ／Ｔｓ …（１０） 頭部回転角の速度ｖ3 は次の第（１１）式で求められ、 ｖ3 ＝√｛（Ｈφi+1 −Ｈψi ）2 ＋（Ｈφi+1 −Ｈψi ）2 ｝／Ｔｓ …（１１） 頭部平行移動の速度ｖ4 は次の第（１２）式で求められ
る。
る。
【００２９】 ｖ4 ＝√｛（Ｅｘi+1 −Ｅｘi ）2 ＋（Ｅｙi+1 −Ｅｙi ）2 ｝／Ｔｓ …（１２） 上述のごとくして求められた視線の軌跡ａ，眼球運動の
軌跡ｂ，頭部回転角の軌跡ｃ，頭部平行移動の軌跡ｄ
は、ステップＳＰ５において、図８（ａ）〜（ｃ）に示
すように表示され、各速度ｖ1 〜ｖ4 はステップＳＰ７
において、図８（ｄ）〜（ｉ）に示すように表示され
る。
軌跡ｂ，頭部回転角の軌跡ｃ，頭部平行移動の軌跡ｄ
は、ステップＳＰ５において、図８（ａ）〜（ｃ）に示
すように表示され、各速度ｖ1 〜ｖ4 はステップＳＰ７
において、図８（ｄ）〜（ｉ）に示すように表示され
る。
【００３０】図８において、（ａ），（ｄ），（ｇ）は
若年の健常者の場合であり、図８（ｂ），（ｅ），
（ｈ）は老年の健常者の場合であり、図８（ｃ），
（ｆ），（ｉ）はアルツハイマー患者の場合を示してい
る。そして、図８（ａ）〜（ｃ）は時間軸を横軸とし
て、視線の軌跡ａ，眼球運動の軌跡ｂ，頭部回転角の軌
跡ｃ，頭部平行移動の軌跡ｄを表示したものであり、図
８（ｄ），（ｅ），（ｆ）は時間軸を横軸とし、視線の
速度ｖ1 と眼球運動の速度ｖ2 を表示したものであり、
図８（ｇ），（ｈ），（ｉ）は時間軸を横軸とし、頭部
回転角の速度ｖ3 と頭部平行移動の速度ｖ4 を表示した
ものである。図８（ｃ）から明らかなように、アルツハ
イマー患者は、頭部の動きを示す波形（ｃ＋ｄ）が若年
健常者に比べて、少なく、しかも図８（ｆ）に示すよう
に、アルツハイマー患者の視線の速度ｖ1 および眼球速
度ｖ2 のピークは若年健常者および老年健常者に比べて
多く、１回で指標に到達できず、何回かに分けて到達し
ていることを一目瞭然に知ることができる。演算部１は
ステップＳＰ８において、図８（ａ）〜（ｃ）に見られ
る階段状の眼球運動の増加または図８（ｄ）〜（ｆ）に
示されている眼球運動速度のピーク数が若年健常者の平
均１に対して、２以上であることを基準とし、老化，ア
ルツハイマー患者の判定を行なって出力部４に出力す
る。
若年の健常者の場合であり、図８（ｂ），（ｅ），
（ｈ）は老年の健常者の場合であり、図８（ｃ），
（ｆ），（ｉ）はアルツハイマー患者の場合を示してい
る。そして、図８（ａ）〜（ｃ）は時間軸を横軸とし
て、視線の軌跡ａ，眼球運動の軌跡ｂ，頭部回転角の軌
跡ｃ，頭部平行移動の軌跡ｄを表示したものであり、図
８（ｄ），（ｅ），（ｆ）は時間軸を横軸とし、視線の
速度ｖ1 と眼球運動の速度ｖ2 を表示したものであり、
図８（ｇ），（ｈ），（ｉ）は時間軸を横軸とし、頭部
回転角の速度ｖ3 と頭部平行移動の速度ｖ4 を表示した
ものである。図８（ｃ）から明らかなように、アルツハ
イマー患者は、頭部の動きを示す波形（ｃ＋ｄ）が若年
健常者に比べて、少なく、しかも図８（ｆ）に示すよう
に、アルツハイマー患者の視線の速度ｖ1 および眼球速
度ｖ2 のピークは若年健常者および老年健常者に比べて
多く、１回で指標に到達できず、何回かに分けて到達し
ていることを一目瞭然に知ることができる。演算部１は
ステップＳＰ８において、図８（ａ）〜（ｃ）に見られ
る階段状の眼球運動の増加または図８（ｄ）〜（ｆ）に
示されている眼球運動速度のピーク数が若年健常者の平
均１に対して、２以上であることを基準とし、老化，ア
ルツハイマー患者の判定を行なって出力部４に出力す
る。
【００３１】ステップＳＰ９において、演算部１は時間
的に隣り合うサンプルにより頭部運動と眼球運動と両者
を加え合わせた視線運動のピーク速度と平均速度とを演
算し、出力部４に表示する。その結果、出力部４には図
９に示す態様でピーク速度が表示される。さらに、演算
部１はステップＳＰ１０において、左右方向の速度異方
性を比較する。図９（ａ）はＡ（２４歳），Ｂ（２９
歳），Ｃ（３５歳），Ｄ（５８歳），Ｅ（６７歳），Ｆ
（７５歳）の６人の若年，老年の健常者のピーク速度を
表示した例であり、図９（ｂ）は７人のアルツハイマー
患者のピーク速度を表示した例である。図９（ａ）と
（ｂ）を対比すれば明らかなように、若年，老年の健常
者では、左右各方向の速度がほぼ均等であるのに対し
て、アルツハイマー患者では左方向に比べて右方向の速
度が５０°／ｓｅｃ〜１００°／ｓｅｃ速いことが多
く、これを基準としてアルツハイマー型痴呆症と判断
し、出力部４に出力する。
的に隣り合うサンプルにより頭部運動と眼球運動と両者
を加え合わせた視線運動のピーク速度と平均速度とを演
算し、出力部４に表示する。その結果、出力部４には図
９に示す態様でピーク速度が表示される。さらに、演算
部１はステップＳＰ１０において、左右方向の速度異方
性を比較する。図９（ａ）はＡ（２４歳），Ｂ（２９
歳），Ｃ（３５歳），Ｄ（５８歳），Ｅ（６７歳），Ｆ
（７５歳）の６人の若年，老年の健常者のピーク速度を
表示した例であり、図９（ｂ）は７人のアルツハイマー
患者のピーク速度を表示した例である。図９（ａ）と
（ｂ）を対比すれば明らかなように、若年，老年の健常
者では、左右各方向の速度がほぼ均等であるのに対し
て、アルツハイマー患者では左方向に比べて右方向の速
度が５０°／ｓｅｃ〜１００°／ｓｅｃ速いことが多
く、これを基準としてアルツハイマー型痴呆症と判断
し、出力部４に出力する。
【００３２】演算部１はステップＳＰ１１において頭部
運動の回転速度成分と頭部運動の平均速度成分を演算
し、図１０に示す態様で出力部４に出力する。図１０に
おいて、（ａ），（ｃ）が健常者の例であり、（ｂ），
（ｄ）はアルツハイマー患者の例である。この図１０か
ら明らかなように、アルツハイマー患者の場合には、若
年，老年の健常者に比べて、頭部運動の回転速度成分と
平均移動速度成分がともに遅くなっていることが明らか
に判別できる。そこで、演算部１はステップＳＰ１２に
おいて、頭部運動の速度低下の有無を判別し、老化とア
ルツハイマー型痴呆症の判定を行なう。
運動の回転速度成分と頭部運動の平均速度成分を演算
し、図１０に示す態様で出力部４に出力する。図１０に
おいて、（ａ），（ｃ）が健常者の例であり、（ｂ），
（ｄ）はアルツハイマー患者の例である。この図１０か
ら明らかなように、アルツハイマー患者の場合には、若
年，老年の健常者に比べて、頭部運動の回転速度成分と
平均移動速度成分がともに遅くなっていることが明らか
に判別できる。そこで、演算部１はステップＳＰ１２に
おいて、頭部運動の速度低下の有無を判別し、老化とア
ルツハイマー型痴呆症の判定を行なう。
【００３３】ステップＳＰ１３において、注視点分離後
に演算部１は注視点間の頭部運動，眼球運動および両者
を加え合わせた視線の運動の振幅，分担比を計算し、そ
れぞれを出力部４に出力する。その結果は図１１および
図１２に示すようになる。すなわち、図１１は注視点間
の頭部運動と眼球運動を加え合わせた視線の振幅の一例
を示しており、図１２は注視点間の頭部運動と眼球運動
を加え合せた視線に対する頭部運動の分担比の一例を示
している。図１１から明らかなように、たとえば５０°
の指標に対して、アルツハイマー患者は健常者と比べて
２０°以上アンダーシュートしており、注視が不完全で
あることがわかる。そこでステップＳＰ１４において、
演算部１は注視の不完全の有無により、健常者とアルツ
ハイマー患者の判定を行なう。なお、注視点の判定につ
いては、たとえば視線の速度を基準とした特開平２−１
５６１９９号公報に記載されている。
に演算部１は注視点間の頭部運動，眼球運動および両者
を加え合わせた視線の運動の振幅，分担比を計算し、そ
れぞれを出力部４に出力する。その結果は図１１および
図１２に示すようになる。すなわち、図１１は注視点間
の頭部運動と眼球運動を加え合わせた視線の振幅の一例
を示しており、図１２は注視点間の頭部運動と眼球運動
を加え合せた視線に対する頭部運動の分担比の一例を示
している。図１１から明らかなように、たとえば５０°
の指標に対して、アルツハイマー患者は健常者と比べて
２０°以上アンダーシュートしており、注視が不完全で
あることがわかる。そこでステップＳＰ１４において、
演算部１は注視の不完全の有無により、健常者とアルツ
ハイマー患者の判定を行なう。なお、注視点の判定につ
いては、たとえば視線の速度を基準とした特開平２−１
５６１９９号公報に記載されている。
【００３４】また、図１２から明らかなように、健常者
ではほぼ年齢順に減少しているのに対して、アルツハイ
マー患者ではさらに小さく２０％に満たないことが多
い。そこで、演算部１はステップＳＰ１５において、分
担比の減少度を比較し、この分担比の比率をもって、老
化の進行度とアルツハイマー型痴呆症の進行度の判定を
行なう。
ではほぼ年齢順に減少しているのに対して、アルツハイ
マー患者ではさらに小さく２０％に満たないことが多
い。そこで、演算部１はステップＳＰ１５において、分
担比の減少度を比較し、この分担比の比率をもって、老
化の進行度とアルツハイマー型痴呆症の進行度の判定を
行なう。
【００３５】上述のステップＳＰ１〜ＳＰ１５の各処理
を行なうと、演算部１は次の表１に示すような判定を出
力する。
を行なうと、演算部１は次の表１に示すような判定を出
力する。
【００３６】
【表１】
【００３７】このような判定シートを用いて、同時に出
力された図８〜図１２の結果を参照して、医師は迅速に
老化の進行度やアルツハイマー型痴呆症の進行度の判定
を行なうことができる。
力された図８〜図１２の結果を参照して、医師は迅速に
老化の進行度やアルツハイマー型痴呆症の進行度の判定
を行なうことができる。
【００３８】なお、図１に示した出力部４はＣＲＴディ
スプレイに限らず、プリンタやモデムを介して電話回線
に出力するものであってもよい。
スプレイに限らず、プリンタやモデムを介して電話回線
に出力するものであってもよい。
【００３９】
【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、その検出出力に応じて、被験者の空間内に
おける視線の動きを演算し、脳疾患の有無を判断して出
力するようにしたので、その視線の動きによってアルツ
ハイマー型痴呆症と脳血管性痴呆症の鑑別を迅速に行な
うことができ、臨床診断やリハビリテーションなどの分
野への活用が期待できる。
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、その検出出力に応じて、被験者の空間内に
おける視線の動きを演算し、脳疾患の有無を判断して出
力するようにしたので、その視線の動きによってアルツ
ハイマー型痴呆症と脳血管性痴呆症の鑑別を迅速に行な
うことができ、臨床診断やリハビリテーションなどの分
野への活用が期待できる。
【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と頭部運動検出部
とをゴーグルへ装着した例を示す図である。
とをゴーグルへ装着した例を示す図である。
【図３】頭部運動検出部の具体例を示す図である。
【図４】眼球運動検出部の具体例を示す図である。
【図５】図１に示した指標提示装置を説明するための図
である。
である。
【図６】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。
理を示す図である。
【図７】この発明の一実施例の具体的な動作を説明する
ためのフロー図である。
ためのフロー図である。
【図８】この発明の一実施例の表示例を示す図であり、
特に、０°から２５°指標までの頭部運動と眼球運動の
両者を加え合わせた視線運動の軌跡の一例を示す図であ
る。
特に、０°から２５°指標までの頭部運動と眼球運動の
両者を加え合わせた視線運動の軌跡の一例を示す図であ
る。
【図９】眼球運動のピーク速度の表示例を示す図であ
る。
る。
【図１０】頭部運動の回転速度成分と平均移動速度成分
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】注視点間の頭部運動と眼球運動を加え合わせ
た視線の振幅の一例を示す図である。
た視線の振幅の一例を示す図である。
【図１２】注視点間の頭部運動と眼球運動を加え合わせ
た視線に対する頭部運動の分担化の一例を示す図であ
る。
た視線に対する頭部運動の分担化の一例を示す図であ
る。
１ 演算部 ２ 眼球運動検出部 ３ 頭部運動検出部 ４ 出力部 ５ 指標提示装置 ２１，５１〜５５ 発光ダイオード ２２，２３ フォトダイオード ２４，２５ オペアンプ ３１ ソース ３２ センサ ３３ 制御部 ３４ ドライブ回路 ３５ 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 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 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 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 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 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 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 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
Claims (6)
- 【請求項１】 被験者の視線を検出して脳機能に関係す
る疾患を診断する視線検出を用いた医療診断装置であっ
て、 前記被験者の眼球の動き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に応
じて、前記被験者の空間内における視線の動きを演算し
て脳疾患の有無を判断する演算手段、および前記演算手
段によって演算された視線の動きと脳疾患の有無を示す
情報を出力する出力手段を備えた、視線検出を用いた医
療診断装置。 - 【請求項２】 さらに、前記被験者の頭部の動きを検出
する頭部運動検出手段を含み、 前記演算手段は、前記被験者が指標を注視しているとき
の前記頭部運動検出手段の検出出力と前記眼球運動検出
手段の検出出力とに応じて、前記被験者の空間内におけ
る視線の動きを検出して前記出力手段に出力にする、請
求項１の視線検出を用いた医療診断装置。 - 【請求項３】 前記指標提示手段は、前記被験者に対し
てそれぞれ異なる角度から指標を提示する、請求項１の
視線検出を用いた医療診断装置。 - 【請求項４】 前記演算手段は、前記頭部運動検出手段
の検出出力に応じて、前記被験者の頭部運動の回転速度
成分を演算して前記出力手段に出力させる、請求項２の
視線検出を用いた医療診断装置。 - 【請求項５】 前記演算手段は、前記頭部運動検出手段
の検出出力に応じて、前記被験者の頭部運動の平行移動
速度成分を演算して前記出力手段に出力させる、請求項
２の視線検出を用いた医療診断装置。 - 【請求項６】 前記演算手段は、前記眼球運動検出手段
の検出出力に応じて、前記被験者の眼球の眼球運動速度
成分を演算して前記出力手段に出力させる、請求項１の
視線検出を用いた医療診断装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182227A JPH0655203B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 視線検出を用いた医療診断装置 |
| US07/995,651 US5311879A (en) | 1992-07-09 | 1992-12-18 | Medical diagnostic apparatus utilizing line-of-sight detection |
| CA002086066A CA2086066C (en) | 1992-07-09 | 1992-12-22 | Medical diagnostic apparatus utilizing line-of-sight detection |
| EP93100563A EP0578908B1 (en) | 1992-07-09 | 1993-01-15 | Medical diagnostic apparatus utilizing line-of-sight detection |
| DE69311980T DE69311980T2 (de) | 1992-07-09 | 1993-01-15 | Medizinisches Diagnostikgerät mit Feststellung der Blickrichtung |
| KR1019930003712A KR960006650B1 (ko) | 1992-07-09 | 1993-03-12 | 시선 검출을 이용한 의료 진단 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182227A JPH0655203B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 視線検出を用いた医療診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0670885A JPH0670885A (ja) | 1994-03-15 |
| JPH0655203B2 true JPH0655203B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=16114571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4182227A Expired - Fee Related JPH0655203B2 (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 視線検出を用いた医療診断装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5311879A (ja) |
| EP (1) | EP0578908B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0655203B2 (ja) |
| KR (1) | KR960006650B1 (ja) |
| CA (1) | CA2086066C (ja) |
| DE (1) | DE69311980T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004135824A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Communication Research Laboratory | 高次脳機能障害診断装置 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6359601B1 (en) | 1993-09-14 | 2002-03-19 | Francis J. Maguire, Jr. | Method and apparatus for eye tracking |
| JP3293308B2 (ja) * | 1994-03-10 | 2002-06-17 | 三菱電機株式会社 | 人物状態検出装置 |
| US7453451B1 (en) | 1999-03-16 | 2008-11-18 | Maguire Francis J Jr | Moveable headrest for viewing images from different directions |
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