JP2006014902A - 視野計 - Google Patents

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Abstract

【課題】 被検者の自覚のみに頼らず、正確な視野測定を可能にする。
【解決手段】
被検眼の視野内に呈示する刺激視標の位置を変化させる視標呈示手段を備え、被検者の視認による応答を得て被検眼の視野を計測する視野計において、被検者の後頭部の大脳皮質視覚野付近に近赤外光を照射する照射部と大脳皮質視覚野を透過・散乱してきた光を検出する検出部とを持ち、検出部の出力に基づいて視覚野の脳活動の有無を検出する脳活動検出手段と、検出結果に基づいて刺激視標の呈示に対する被検者の応答が刺激視標を視認できて応答したものか否かを判断する判断手段と、を備える。被検者の応答が刺激視標を視認できて応答されたもので無いと判断されたときには、その刺激視標に対する応答結果を不採用とし、再び同じ呈示条件で視標を呈示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検眼の視野を計測する視野計に関する。
被検眼の緑内障等の疾病を診断する上で、被検眼の視野を計測することが有効な手段とされている。視野計としては、ドーム型のスクリーンやＬＣＤディスプレイ等の電子表示パネルに刺激視標を呈示し、この刺激視標の位置や輝度を変化させ、視標が視認できるか否かの被検者の応答を得ることにより、被検眼の視野を計測するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の視野計においては、被検者は視標が視認できたときに応答スイッチを押して応答する。
特開平６−５４８０４号公報
しかしながら、従来の視野計測においては、呈示視標が実際に被検者に見えているか否かは被検者の自覚に頼っている。このため、視標が見えていないのに被検者が応答スイッチを押してしまった場合でも、その視標が見えたものとして計測されてしまい、計測結果が不正確になりがちであった。
本発明は、上記従来装置の問題点に鑑み、被検者の自覚のみに頼らず、正確な視野測定が可能な視野計を提供することを技術課題とする。
本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成を備えることを特徴とする。
（１） 被検眼の視野内に呈示する刺激視標の位置を変化させる視標呈示手段を備え、被検者の視認による応答を得て被検眼の視野を計測する視野計において、被検者の後頭部の大脳皮質視覚野付近に近赤外光を照射する照射部と大脳皮質視覚野を透過・散乱してきた光を検出する検出部とを持ち、該検出部の出力に基づいて視覚野の脳活動の有無を検出する脳活動検出手段と、該検出結果に基づいて刺激視標の呈示に対する被検者の応答が刺激視標を視認できて応答したものか否かを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の視野計において、前記判断手段により被検者の応答が刺激視標を視認できて応答されたもので無いと判断されたときには、その刺激視標に対する応答結果を不採用とし、再び同じ呈示条件で前記視標呈示手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
（３） （１）の視野計において、前記照射部は脱酸素化ヘモグロビンより酸素化ヘモグロビンの方が吸光係数が高い波長の第１近赤外光と脱酸素化ヘモグロビンより酸素化ヘモグロビンの方が吸光係数が低い波長の第２近赤外光とを照射し、前記脳活動検出手段は前記検出部で検出される前記第１近赤外光と第２近赤外光の検出光量の変化により視覚野の脳活動の有無を検出することを特徴とする。
本発明によれば、被検者の自覚のみに頼らず、正確な測定が可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る視野計の概略構成図である。
被検者の眼前には半球状のドーム型のスクリーン１が配置され、このスクリーン１には視標投影ユニット２から刺激視標が呈示される。視標投影ユニット２は、光源３、投影レンズ４、可動ミラー５を備える。可動ミラー５は図示を略す駆動機構により駆動され、光源３及び投影レンズ４によりスクリーン１に投影されるスポット視標（刺激視標）の位置を変える。可動ミラー５は、2組のガルバノミラーで構成することができる。また、スクリーン１の中心には固視標１０が設けられている。視標投影ユニット２は制御ユニット２０に接続されている。制御ユニット２０は、視標投影ユニット２の可動ミラー５を駆動制御し、スクリーン１に投影され刺激視標の位置を変化させる。また、光源３の光量を調整し、スクリーン１に投影され刺激視標の輝度を変化させる。制御ユニット２０には、モニタ２１、キーボード等の入力装置２２、応答スイッチ１５等が接続されている。
３０は、被検者の後頭部に取り付けられるプローブである。プローブ３０の概略構成を図２に示す。プローブ３０は、近赤外光を照射する照射部３０ａと大脳皮質視覚野で散乱反射して光を検出する検出部３０ｂとからなる。照射部３０ａは、波長λ１＝７８０nmの近赤外光を発する第１半導体レーザ３１aと、波長λ２＝８３０nmの近赤外光を発する第２半導体レーザ３1ｂと、第１半導体レーザ３１aに接続された変調器３３aと、第２半導体レーザ３１ｂに接続された変調器３３ｂと、半導体レーザ３１ａ及び３１ｂからのレーザ光を被検者の頭部に照射するための照射用光ファイバ３５とを備える。検出部３０ｂは、照射用光ファイバ３５の先端から３０ｍｍ程隔たれて配置される検出用光ファイバ３６と、検出用光ファイバ３６に入射した光を検出する光検出器であるアバランシュフォトダイオード３７と、変調器３３ａ，３３ｂの変調周波数を参照するロックインアンプ３９ａ，３９ｂとを備える。プローブ３０は制御ユニット２０に接続され、各半導体レーザ３１ａ，３１ｂが駆動制御されると共に、フォトダイオード３７で検出された各半導体レーザの散乱反射光強度の電気信号が出力される。このプローブ３０には、基本的には光トポグラフィで使用されるものを利用できるが、本装置では脳活動のマップを得るわけでなく、大脳皮質の視覚野の脳活動を検出できればよいので、照射部３０ａと検出部３０ｂは少なくとも１組あれば良い。
プローブ３０を用いて大脳皮質の活動を測定する方法の測定原理は、近赤外分光法に基づいている。近赤外分光法を以下に説明する。
一般に、光は生体を通らないものと認識されているが、「生体の窓」と呼ばれる近赤外領域の光（７００〜１３００ｎｍ）は比較的良く透過する。この領域の光は、可視光よりも散乱の影響を受けにくく、赤外領域の光に比べて、特に水の吸収が少ないためである。このため、掌に８００ｎｍの光を照射し、ＣＣＤカメラでその透過像を撮像すると、骨の吸収を描写するＸ線画像とは異なり、血管内を流れる血液中のヘモグロビンを反映した画像となる。
一方、酸素を運搬する役割を担う血液中のヘモグロビンは、酸素と結合した時（酸素化ヘモグロビン）と分離した時（脱酸素化ヘモグロビン）とで色（スペクトル）の変化を生じる。図３は、波長（横軸）に対する吸光度（縦軸）を示した吸光スペクトルで、上に行くほどその波長の光を吸収する。このスペクトルから明らかなように、近赤外領域において、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンは、８００ｎｍ付近に等しい吸収点を持ち、その両側で吸収強度が逆転するという特徴的な吸収特性を持っている。つまり、８００ｎｍより長い波長帯では、酸素化ヘモグロビンの吸光度が高く、８００ｎｍより短い波長帯では脱酸素化ヘモグロビンの吸光度が高くなる。したがって、我々が見ることができる可視の領域では、酸素化ヘモグロビンは鮮やかな赤、脱酸素化ヘモグロビンは暗い赤として観察されるが、もう少し長い波長領域では逆の現象となっている。近赤外による生体分光法とは、このスペクトルの違いを利用して生体内の酸素濃度を計測することである。すなわち、このヘモグロビンの性質を利用し、生体に照射される内部を通った光を調べることで、血液を抜き取ることなく（非観血的に）、身体を傷つけることなく（非侵襲的に）、連続的に内部の酸素状態を測定することができる。
実際の装置では、測定部位に近赤外光を照射する照射部と生体の内部を透過・散乱してきた光を受光して検出する検出部とを組み合わせて測定を行う。本装置では、図２に示したように、半導体レーザ３１ａからの７８０nmの近赤外光と半導体レーザ３１ｂからの８３０nmの近赤外光とを照射用ファイバ３５によって生体に照射し、その光が生体中を拡散・透過して体表面から再放出されたところを検出用光ファイバ３６によって接続された検出器であるフォトダイオード３７で検出する。この生体から再放出された光には、生体内部のヘモグロビン吸収情報が含まれており、これを捉えることで脳内の酸素化変化を測定できる。
さらに詳しく述べると、脱酸素化ヘモグロビン（Deoxy-Hb）よりも酸素化ヘモグロビン（Oxy-Hb）の方が吸光係数が高い波長（８００nmより長い波長）の近赤外光Ａと、脱酸素化ヘモグロビンより酸素化ヘモグロビンの方が吸光係数が低い（８００nmより短い波長）の近赤外光Ｂと、を被検者の後頭部の視覚野付近に照射し、そこから約３０ｎｍほど離れたところに置いた検出用光ファイバにより光検出器で受光する。
近赤外光では、吸光係数μａ＝εＣの大小は分子吸光係数εと濃度Ｃの２つの変数に影響される。そして、吸光係数μａから濃度Ｃを求めるために、光吸収スペクトルの値であるεを予め必要とする。スペクトルの特徴をあらわす２つの波長を使って測定し、それぞれの吸収係数μa1とμa2が求められれば、μａ＝εＣの関係式から以下の連立方程式が成り立つ。
μa1＝ε(Oxyλ1)・Ｃ(Oxy-Hb)＋ε(Deoxyλ1)・Ｃ(Deoxy-Hb)
μa2＝ε(Oxyλ2)・Ｃ(Oxy-Hb)＋ε(Deoxyλ2)・Ｃ(Deoxy-Hb)
この式を解けば、酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Oxy-Hb)と、脱酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Deoxy-Hb)とを求めることができる。その和Ｃ(Oxy-Hb)＋Ｃ(Deoxy-Hb)が血液量であり、比Ｃ(Oxy-Hb)／(Ｃ(Oxy-Hb) ＋Ｃ(Deoxy-Hb))が酸素飽和度である。つまり、光の吸収係数が得られれば、酸素飽和度と血液量が求められるわけである。
通常、脳活動には神経活動に伴って酸素が消費され、酸素を供給するために活動部位への血液量が増加すると共に、酸素化ヘモグロビンが増加して、脱酸素化ヘモグロビンが減少する。このため、近赤外光Ａは酸素化ヘモグロビンの増加に伴って、吸収される光量が増加し、検出光量が減少する。これに対して、近赤外光Ｂは脱酸素化ヘモグロビンの減少に伴って、吸収される光量が減少し、検出光量が増加する。ただし、血液量自体も増加しているため、脱酸素化ヘモグロビンの減少は酸素化ヘモグロビンの増加ほど多くはなく、近赤外光Ｂの検出光量増加は、近赤外光Ａの検出光量減少よりも少なくなる。
したがって、実際に被検者に視覚刺激が与えられた場合は、酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Oxy-Hb)が増加し、脱酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Deoxy-Hb)が減少し、血液量Ｃ(Oxy-Hb)＋Ｃ(Deoxy-Hb)が増加し、酸素飽和度Ｃ(Oxy-Hb)／(Ｃ(Oxy-Hb) ＋Ｃ(Deoxy-Hb))が増加するということになる。視覚刺激に対するこれらの変化の中で、最も大きく変化するパラメータを指標として用いれば、視覚野の脳活動の有無を精度良く検出可能となる。また、幾つかの変化を組み合わせて判断しても良い。
次に、図１に示した視野計における検査を説明する。プローブ３０の照射用光ファイバ３５及び検出用光ファイバ３６を後頭部の視覚野付近に設置する。制御ユニット２０は、半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出射される光をそれぞれ変調器３３ａ，３３ｂを介して変調する。半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出射された２波長の光は、混合されて照射用光ファイバ３５から照射する。近赤外光により後頭部で拡散・透過して再放出された光は、検出用光ファイバ３６を通ってフォトダイオード３７に受光される。フォトダイオード３７から出力される信号は、アンプ３９ａ，３９ｂで復調され、２波長の検出が区別される。アンプ３９ａ，３９ｂからの信号は、制御ユニット２０に入力される。制御ユニット２０では、各検出光強度データを基に酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Oxy-Hb)、脱酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Deoxy-Hb)、血液量Ｃ(Oxy-Hb)＋Ｃ(Deoxy-Hb)、酸素飽和度Ｃ(Oxy-Hb)／(Ｃ(Oxy-Hb) ＋Ｃ(Deoxy-Hb))を演算し、脳活動のモニタリングを行う。被検者に固視標１０を固視させた状態での各値を測定し、これを制御ユニット２０が持つメモリに記憶させる。
次に、制御ユニット２０は、視標投影ユニット２を制御し、スクリーン１に刺激視標を呈示する。被検者には、中央の固視標１０を固視させつつ、呈示視標が見えるか否かを応答スイッチ１５により応答させる。この応答スイッチ１５の信号が入力されたときに、上記の各値を測定し、その変化を検出する。一般に、人が視標を見て、大脳の視覚野が反応していれば、その部分の酸素の消費量が多くなり、酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Oxy-Hb)、血液量Ｃ(Oxy-Hb)＋Ｃ(Deoxy-Hb)、酸素飽和度Ｃ(Oxy-Hb)／(Ｃ(Oxy-Hb) ＋Ｃ(Deoxy-Hb))が増加し、脱酸素化ヘモグロビンの濃度Ｃ(Deoxy-Hb)が減少する。もし、被検者が視標を見えていないのに応答スイッチ１５で返答をしている場合には、この脳活動のモニタリングによる各値の変化が生じないため、被検者が間違って応答していることが検出できる。
制御ユニット２０は、予め定められた視野計測プログラムに従って呈示視標の位置をランダムに変化させると共に、各呈示位置での視標輝度を順次暗い輝度に変化させ、被検者が明視できる識別閾値を計測する。制御ユニット２０は、被検者による応答スイッチ１５があり、かつプローブ３０での脳活動の検出により被検者が視標を視認できて応答したものと判断きた場合に、正答として扱う。一方、応答スイッチ１５が押されているが、プローブ３０での脳活動検出により被検者が間違って応答していると判断された場合には、その応答は不採用とする。この場合、制御ユニット２０は、その視標を再度同じ呈示条件で呈示するように視標投影ユニット２を制御して計測を繰り返す（計測を繰り返す順番は、他の位置に視標を呈示した後でランダムに決められる）。これにより、被検者の自覚のみに依存しない、精度の高い視野測定が可能となる。また、プローブ３０での脳活動検出により被検者が間違って応答していると判断された結果を基に測定結果の信頼度を算出し、その信頼度を測定結果と共にモニタ２１に表示しても良い。すなわち、被検者が間違って応答している回数が多ければ測定結果の信頼度は低く、被検者が間違って応答している回数が少なければ測定結果の信頼度は高くなる。
上記の実施形態は、いわゆる静的視野検査の視野計を例にとって説明したが、一定の明るさの刺激視標を移動させ、その視標が見えなくなる時点を応答させる動的視野計においても、本発明を適用できる。また、視野計の構成は、ドーム型のスクリーンに視標を呈示するタイプに限らず、ディスプレイ等の電子表示器に視標を呈示するタイプであっても良い。さらに、本発明の視野計は、走査型レーザ検眼鏡（SLO）により網膜上に直接検査視標を投影して行われる暗点計測（Scotometry）、網膜局所視力検査（Visumetry）や、微小視野検査（Microperimetry）に適用することも可能である。
本発明に係る視野計の概略構成図である。 被検者の後頭部に取り付けられるプローブの概略構成 波長（横軸）に対する吸光度（縦軸）を示した吸光スペクトルの図である。
符号の説明
１ スクリーン
２ 視標投影ユニット
１５ 応答スイッチ
２０ 制御ユニット
３０ プローブ
３０ａ 照射部
３１ａ 第１半導体レーザ
３１ｂ 第２半導体レーザ
３７ フォトダイオード


Claims (3)

  1. 被検眼の視野内に呈示する刺激視標の位置を変化させる視標呈示手段を備え、被検者の視認による応答を得て被検眼の視野を計測する視野計において、被検者の後頭部の大脳皮質視覚野付近に近赤外光を照射する照射部と大脳皮質視覚野を透過・散乱してきた光を検出する検出部とを持ち、該検出部の出力に基づいて視覚野の脳活動の有無を検出する脳活動検出手段と、該検出結果に基づいて刺激視標の呈示に対する被検者の応答が刺激視標を視認できて応答したものか否かを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする視野計。
  2. 請求項１の視野計において、前記判断手段により被検者の応答が刺激視標を視認できて応答されたもので無いと判断されたときには、その刺激視標に対する応答結果を不採用とし、再び同じ呈示条件で前記視標呈示手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする視野計。
  3. 請求項１の視野計において、前記照射部は脱酸素化ヘモグロビンより酸素化ヘモグロビンの方が吸光係数が高い波長の第１近赤外光と脱酸素化ヘモグロビンより酸素化ヘモグロビンの方が吸光係数が低い波長の第２近赤外光とを照射し、前記脳活動検出手段は前記検出部で検出される前記第１近赤外光と第２近赤外光の検出光量の変化により視覚野の脳活動の有無を検出することを特徴とする視野計。




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