JP3833969B2

JP3833969B2 - Visual field fluctuation amount measuring device, visual field fluctuation amount measurement program, and recording medium recording the program

Info

Publication number: JP3833969B2
Application number: JP2002163689A
Authority: JP
Inventors: 郁也村上
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004008360A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動揺つき視覚刺激に対する運動検出課題を行った観察者の正答率から、視覚系内部で発生している動揺量を定量的に測定する方法と装置に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
視野の動揺を訴える患者について、その病態の大きさを評価する従来の方法として、注視対象の見かけ上の揺れの軌跡を、観察者には見えない位置に置いたペンで書いてもらうという「ポインティング法」がある（本田、１９９４、眼球運動と空間定位、東京：風間書房）。また、視野動揺の見かけ上の振幅と静止線分刺激との長さマッチングを実施したり、視野動揺の周波数を測定するために見かけ上の揺れの基本周波数成分をメトロノームにより視覚−聴覚マッチングしたりする試みがある（仲泊・伊藤・久田ら、１９９９、動揺視の３病態、神奈川リハビリテーション病院紀要、２６、９−１６）。健常者については視野動揺とその知覚課題への影響を評価する方法は皆無である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポインティング法は臨床現場で施行するには容易であるが、客観性に欠け、視野動揺の指標を一次元の尺度で記述することができないだけでなく、マッチング過程そのものにおいて測定上の無視できない誤差が発生する。静止線分刺激との長さマッチングやメトロノームとの周波数マッチングは、一次元尺度の記述概念であるものの、視野動揺の大きさと定量比較できる尺度として適切な次元とは必ずしもいえず、またマッチング過程そのものにおいて測定上の無視できない誤差が発生する。したがって従来法での測定結果は、観察者の主観に依存し、尺度の意味が不明瞭で、精度が低いという問題点がある。
【０００４】
また、これら従来法の全ては、現に訴えのある視野動揺の大きさを推定するための技術であり、患者の自覚できない視野動揺が何らかの視覚情報処理に悪影響をおよぼしているような病態の場合には用いることができない。この極端な場合が健常者であって、通常我々はわずかに発生している自己の視野動揺を自覚することはないので、これらの従来法ではそれを測定することができないという問題点がある。
【０００５】
さらに従来法は、視野動揺の量、すなわち現象をデータ化しようという発想であって、測定データからその病態の責任病巣を推定する手がかりが得られないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、以上の従来法の問題点を解決するためのものであり、客観的で、尺度の意味が明瞭で、視機能異常の患者および健常者における自覚的・非自覚的な視野の動揺の大きさを客観的かつ定量的に、高い精度で測定でき、測定データからその病態の責任病巣を推定する手がかりが得られる視野動揺量の測定装置、プログラム、記録媒体を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、生体内で発生する自覚的・非自覚的な視野の動揺の大きさを外界の物理量として客観的かつ定量的に測定する装置であって、生体内で発生する視野の動揺を内生雑音として捉え、該内生雑音と等価な量の外生雑音としての視覚運動刺激における速度時系列を生成する速度時系列生成部と、該速度時系列を元に視覚運動刺激を実現し観察者に課題として呈示する刺激表示部と、該課題に対する正答率が一定水準を越えるために必要となる運動速度を運動検出閾として測定する運動検出閾測定部と、該運動検出閾から観察者の視覚系内部で発生する動揺量と等価な量を推定し算出する動揺量算出部とを有することを特徴とする視野動揺量測定装置を解決の手段とする。
【０００８】
あるいは、上記速度時系列生成部は、視野動揺の振舞いを模倣するモデル図形の水平軸動揺速度発生部と、該視野動揺の振舞いを模倣するモデル図形の垂直軸動揺速度発生部と、該水平軸動揺速度と該垂直軸動揺速度とを合成し速度に関する等方的な白色雑音、すなわち位置に関する等方的な１／ｆ揺らぎ雑音をもつ揺らぎ速度時系列を生成する等方性動揺速度合成部と、１乃至複数の並進運動時系列を発生する並進運動速度発生部と、該揺らぎ速度時系列を該並進運動時系列と合成して任意の動揺振幅と並進運動速度の組み合わせからなる速度時系列を生成する動揺つき視覚運動刺激速度時系列合成部とを有することを特徴とする視野動揺量測定装置を解決の手段とする。
【０００９】
あるいは、上記刺激表示部は、中心ランダムドットパターンを生成する中心ランダムドット生成部と、上記速度時系列生成部からの速度時系列に従って該中心ランダムドットパターンをコヒーレントに動かす刺激時空間表現決定部と、該中心ランダムドットパターンに対して空間的アンチエイリアシングを施し視覚運動刺激をディスプレイ上に実現するにあたって画素未満で変位する動画像を滑らかに実現する空間アンチエイリアシング部と、周辺ランダムドットパターンを生成する周辺ランダムドット生成部と、該周辺ランダムドットパターンを呈示する領域の輪郭近傍で輝度コントラストを連続的に変化させることにより輪郭を空間的にぼかす輪郭コントラストぼかし部とを有することを特徴とする視野動揺量測定装置を解決の手段とする。
【００１０】
あるいは、上記運動検出閾測定部は、上記刺激表示部から呈示される特定の動揺振幅と特定の並進運動速度を組み合わせた視覚運動刺激に対して並進運動成分の方向を観察者に回答させ、特定の動揺振幅において並進運動速度の関数として正答率を求めて心理測定関数を得、一定の正答率をもたらす並進運動速度をもって運動検出閾と定義し、該運動検出閾をさまざまな動揺振幅において測定し記録するものであることを特徴とする視野動揺量測定装置を解決の手段とする。
【００１１】
あるいは、上記動揺量算出部は、上記運動検出閾測定部で測定される運動検出閾を用いて、該運動検出閾が内生雑音分散と外生雑音分散との和の平方根に比例し、内生雑音をもたず最適効率で課題を遂行する理想的観察者の課題成績と実際の観察者の課題成績との比に反比例する、という数理モデルをあてはめることにより、該内生雑音分散を視野の動揺量の推定値として算出するものであることを特徴とする視野動揺量測定装置を解決の手段とする。
【００１２】
あるいは、上記刺激表示部は、周辺に静止刺激パターンが同時呈示される場合とそうでない場合を設けるものであり、上記動揺量算出部は、それらの条件それぞれで内生雑音分散を動揺量と推定した後、該それぞれの動揺量により脳内の情報処理段階における絶対運動処理と相対運動処理の段階のいずれにおいて視野動揺が影響をおよぼしているのかを判定するものであることを特徴とする視野動揺量測定装置を解決の手段とする。
【００１９】
あるいは、上記視野動揺量測定装置が有する各処理部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムとしたことを特徴とする視野動揺量測定プログラムを解決の手段とする。
【００２０】
あるいは、上記視野動揺量測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を解決の手段とする。
【００２１】
この発明では、視野上で１／ｆ揺らぎ変位をする等方性動揺時系列を並進運動時系列と合成した視覚運動刺激を観察者に呈示し、観察者に並進運動の方向を判断させ、その正答率が一定水準を越えるために必要となる並進運動速度を運動検出閾として求め、動揺振幅の関数として運動検出閾を描くことで、観察者の視覚系内部で発生する動揺の量と等価な量を、揺らぎ変位の振幅という一意な尺度で、統計的に規定できる信頼区間の精度で推定する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。この発明は、生体内で発生する視野の動揺を雑音として捉え、該雑音と等価な量の雑音を視覚運動の刺激として生成する外界の物理量として測定する等価雑音解析法を利用して、自覚的・非自覚的な視野の動揺の大きさを、特定の視覚運動課題ごとに課題成績におよぼす影響の度合いとして客観的かつ定量的に測定する測定装置あるいは測定方法である。
【００２３】
図１は、この発明の方法を実現するための構成の一実施形態を示すブロック図であり、図４は、この方法の処理の手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【００２４】
この実施形態では、速度時系列生成部１で、生体内で発生する視野の動揺を内生雑音として捉え、該内生雑音と等価な量の外生雑音としての視覚運動刺激における速度時系列を生成し、刺激表示部２で、該速度時系列を元に視覚運動刺激を実現し観察者に課題として呈示し、運動検出閾測定部３で、該課題に対する正答率が一定水準を越えるために必要となる運動速度を運動検出閾として求め、動揺量算出部４で、該運動検出閾から観察者の視覚系内部で発生する動揺量と等価な量を推定し算出する。
【００２５】
すなわち、速度時系列生成部１では、視野動揺の振舞いを模倣するモデルとして、視野上で１／ｆ揺らぎ変位をするパターン図形を用いて、その揺らぎ変位時系列を並進運動時系列と合成し、刺激表示部２では、合成された運動時系列を元に視覚運動刺激を実現して観察者に呈示し、観察者に並進運動の方向を判断させ、運動検出閾測定部３では、その正答率が一定水準を越えるために必要となる並進運動速度を運動検出閾として求め、動揺量算出部４では、揺らぎ変位の振幅の関数として運動検出閾を描くことで、観察者の視覚系内部で発生する動揺の量と等価な量を推定する。
【００２６】
まず、この実施形態に用いる動揺つき視覚運動刺激における速度時系列生成と刺激表示の方法を述べ、次に、運動検出閾測定と動揺量算出の方法を順に説明する。
【００２７】
〈速度時系列生成〉
図２に速度時系列生成部１の構成を示したブロック図を、図５に速度時系列生成の方法の処理の手順を示したフローチャートを示す。
【００２８】
ここで、雑音とは平均を０とし一定の標準偏差をもつ正規分布に従うランダム過程であるとし、速度に関する等方的な白色雑音、すなわち位置に関する等方的な１／ｆ揺らぎ雑音をもつ時系列を生成して、観察者の視野動揺（すなわち内生雑音）を外界の刺激の動揺（すなわち外生雑音）で模倣する。
【００２９】
動揺つき視覚運動刺激は、ランダムに揺らぐ動揺の成分と並進運動の成分とからなる。そのうち、動揺は以下のようにして生成する。呈示時間６４［コマ〕を１［周期］としたときの速度の周波数表現において、ＤＣ成分を除く全ての周波数成分のパワースペクトルが一様で、かつ位相スペクトルがランダムになるような周波数表現をつくり、これを逆フーリエ変換して速度の時間表現とする。このようにして生成した動揺は速度に関する白色雑音となり、位置に関する１／ｆ揺らぎの雑音となる。各コマの瞬間速度が平均０、標準偏差σ₀の正規分布に従い、また呈示時間を１［周期］とする成分より低周波のものが含まれていないので、呈示時間全体における動揺の平均速度は０である。
【００３０】
水平軸動揺速度発生部１１においては水平方向の速度に関して、垂直軸動揺速度発生部１２においては垂直方向の速度に関して、それぞれ独立にこのような時系列を生成し、等方性動揺速度合成部１３において合成することにより、動揺に縦横二次元上の等方性をもたせる。
【００３１】
次に、このようなランダムな運動をしながら平均的にはある一定の方向へ並進運動するような視覚刺激を実現するために、並進運動速度発生部１４において３６０［度］を４５［度］刻みで等分割した８方向のいずれかの角度への運動ベクトルを発生し、動揺付き視覚運動速度時系列合成部１５において上述の速度時系列に加算する。
【００３２】
〈刺激表示〉
図３に刺激表示部２の構成を示したブロック図を、図６に刺激表示の方法の処理の手順を示したフローチャートを示す。
【００３３】
まず、刺激時空間表現決定部２２は、上記の速度時系列をもつ視覚刺激を、中心ランダムドット生成部２１で生成したランダムな位置に散りばめたドットからなる円形領域（以下「パッチ」と呼ぶ）とし、その周囲の背景は一様な平均輝度とし、ディスプレイに表示する。各ドットには等方性二次元ガウス関数（標準偏差５［ｍｉｎ］；分布の床は最低輝度に等しく、分布の頂点の高さは最高輝度に等しい）に従う輝度分布をもたせ、分布の頂点の位置の表現には実際のコンピュータ画素より細かい解像度をもたせる（一実施形態では１画素の１／６５５３６）。
【００３４】
次に、空間アンチエイリアシング部２３において、これらのドットを実際のディスプレイへダウンサンプルして空間的アンチエイリアシングを行い、１画素未満で変位する動画像を滑らかに実現する。時間の関数として、これらのドットを上述の速度時系列に従いコヒーレントに動かすことにより、揺らぎつき視覚運動刺激を実現する。
【００３５】
次に、輪郭コントラストぼかし部２５において、円形の境界部分に関し、円形中心からの距離の関数として平均が半径に等しく標準偏差が２５［ｍｉｎ］であるような累積ガウス関数を刺激の輝度コントラストに乗ずることにより、空間的にぼかし、輪郭が参照枠としての運動検出手がかりとなることを防ぐ。周辺に静止パターンを同時呈示する条件では、パッチをとり囲む円形領域に、まず、周辺ランダムドット生成部２４において生成したＪｕｌｅｓｚ型ランダムドットパターン（１０［ｍｉｎ］×１０［ｍｉｎ］の正方形のドットを格子状に隙間なく配列し、それぞれ５０％の確率で最高輝度あるいは最低輝度になるようにランダムに白黒を選ぶ）を呈示し、輪郭コントラストぼかし部２５においてその内部に上述のパッチを同心円状に重ね、パッチ境界部分を同様に空間的にぼかす。パッチの輝度コントラスト分布は上述の累積ガウス関数とかけ合わせ、周辺のランダムドットパターンの輝度コントラスト分布は１から累積ガウス関数の値を減じたものとかけ合わせる。
【００３６】
上述のように生成した動揺つき視覚運動刺激の画像データは記憶媒体に記録しておき、以下に述べる視覚検査時に適切なデータを読み出してディスプレイに呈示する。
【００３７】
〈運動検出閾測定〉
運動検出閾測定の処理は運動検出閾測定部３にて行う。まず、各試行において、特定のσ₀およびμをもち、並進運動成分の方向を８方向のいずれかからランダムに選んだ視覚運動刺激の呈示に対して、観察者は、パッチ中に含まれる並進運動成分が８方向のいずれの方向であるかを回答する。反応データは記憶媒体に記録する。
【００３８】
同一の検査セッション内では、σ₀を固定としμを対数軸上で等間隔になるように変化させる。検査セッションの最初の試行は、明らかに並進運動方向がわかるようなμを用いる。観察者の反応にしたがって、原則的に、正反応の次の試行には並進運動速度を減少させ、誤反応の次の試行には増加させて、階段法に基づく系列で速度を試行間で変化させる。それぞれの速度のレベルにおいて、ひとつの検査セッション中には２〜６回程度、検査全体で１０〜２０回程度の繰り返し試行が含まれるようにする。用いた並進運動成分のそれぞれの速度ごとに記録した反応データから課題正答率を求め、累積ワイブル関数
Ｐｃ＝０．１２５＋０．８７５｛１−ｅｘｐ［−（μ／β）^α］｝
でデータを曲線近似し、Ｐｃ＝０．５３３４をもたらす（すなわち、信号検出理論において雑音に対する信号強度割合の指標として用いられる「検出力インデックス」で表せば、２のときに対応する）並進運動成分の速度μをもって、運動検出閾μ_thrと定義する。周辺のある場合、ない場合のそれぞれにおいて独立に、この心理測定関数モデルを最尤推定法によってデータにあてはめる。
【００３９】
σ₀を対数軸上で等間隔になるように変化させ、このような検査手続きをさまざまなσ₀に関して繰り返す。
【００４０】
〈動揺量推定〉
動揺量推定の処理は動揺量算定部４にて行う。従来の信号検出理論によれば、視覚刺激の検出課題成績は、視覚系内部で発生する雑音（すなわち内生雑音）に対する刺激の信号強度として定式化されるが（Macmillan,N.A.,& Creelman,C.D.,1991,Detection Theory:A User's Guide,Cambridge:Cambridge University Press）、当該視覚課題に影響する内生雑音は一般に多次元であり、単一条件で検出閾を測定しただけでは内生雑音の量を特定することはできない。一次元尺度でその量を規定できる雑音（すなわち外生雑音）を視覚刺激そのものに付加して検出閾をさまざまな外生雑音レベルにて測定することにより、観察者の視覚系内部の内生雑音と等価な量の雑音（すなわち等価雑音）を推定することができる（Pelli,D.G.,& Farell,B.,1999,Why use noise? Journal of the Optical Society of America A,16,647-653.）。この等価雑音解析法を本発明に組み込むことにより、観察者の視野動揺の等価雑音を推定する。
【００４１】
用いた視覚運動刺激は、並進運動速度μを信号にもち、平均０、標準偏差σ₀の正規分布に従う外生雑音をもつ。また、生体内で等価雑音が平均０、標準偏差σ_iの正規分布に従って存在するとおく。外生雑音と等価雑音とは互いに独立だから、検出課題を行うにあたっての雑音の総量の標準偏差σは、分散の加算性より
σ＝（σ_i ²＋σ₀ ²）^1/2
となる。信号検出理論により、検出力インデックスｄ'は雑音の標準偏差に対する信号の強さの比、すなわち
ｄ'＝μ／σ＝μ／（σ_i ²＋σ₀ ²）^1/2
と定義される。等価雑音のみが言果題成績に悪影響を与えるという仮定のもとで、検出力インデックスが適当なある一定の値、ｄ'＝ｄ'_thrになるようなμの値をもって検出閾μ_thrとすれば、
μ_thr＝ｄ'_thr（σ_i ²＋σ₀ ²）^1/2
となる。
【００４２】
内生雑音を全くもたない（σ_i＝０）理想的観察者において検出閾は、
μ_thr-i＝ｄ'_thrσ₀
となる。上述の関係により、σ₀≫σ_iのとき、実際の観察者の検出閾は理想的観察者のそれと一致するはずであるが、実際の観察者は理想的観察者と同じく最適効率で課題を遂行することはないため、一般に両者は一致しない。そこで、σ₀≫σ_iにおける実際の観察者の検出閾を２乗したもの（検出閾における信号エネルギー）（μ_thr）²に対する、理想的観察者の検出閾を２乗したもの（μ_thr-i）²の比をとり、計算効率ηと表す。また本発明の一実施形態において運動刺激を一定時間持続して呈示し、速度を各コマでランダムに変化させるのに対し、並進運動成分はコマ間にまたがって常に同一方向・同一速度である。したがって観察者は各々の試行において、信号と雑音とを含んだ分布からの独立標本の観測をＮ回行うことができ、それらに基づいて最終的な反応を１回だけすることができる。このとき検出力インデックスは
ｄ'＝Ｎ^1/2μ／σ＝Ｎ^1/2μ／（σ_i ²＋σ₀ ²）^1/2
となる。ηとＮを考慮に入れ、実際の観察者の検出閾μ_thrは最終的に
μ_thr＝ｄ'_thr（σ_i ²＋σ₀ ²）^1/2／（ηＮ）^1/2
として定式化される。これを等価雑音解析法のモデルとして用いて検査データにあてはめることにより、σ_iとηとをパラメータ推定することができる。
【００４３】
なお、上記刺激表示部２において、周辺に静止刺激パターンが同時呈示される場合とそうでない場合を設け、上記動揺量算出部４において、それらの条件それぞれで内生雑音分散を動揺量と推定した後、それぞれの動揺量により脳内の情報処理段階における絶対運動処理と相対運動処理の段階のいずれにおいて視野動揺が影響をおよぼしているのかを判定することが可能である。
【００４４】
〈一実施形態の効果の具体例〉
以下に、この発明の一実施形態の効果を具体例で示す。
【００４５】
パッチの大きさは半径４．１７［ｄｅｇ］とし、ドット密度は９．０４［ｄｏｔｓ／ｄｅｇ²］とした。周辺の静止パターンの大きさは半径８．３３［ｄｅｇ］とした。観察距離は８４［ｃｍ］とし、両眼観察した。視野動揺を訴える患者および健常観察者を用いた。σ₀は１２段階に変化させた（σ₀＝０．００４１８５×２ⁱ［ｄｅｇ／ｓ］、ここでｉ＝０，１，２，…，１１）。並進運動ベクトルの速度μは１１段階に変化させた（０．０１２２１×２ⁱ［ｄｅｇ／ｓ］、ここでｉ＝０，１，２，…，１０）。
【００４６】
まず、健常者の等価雑音の例を、周辺に静止刺激パターンがある場合とない場合とで示す（図７）。横軸に示した外生雑音の標準偏差σ₀の関数として、運動検出閾は定数から右上がりへと屈曲をもつ関数となり、等価雑音解析法のモデルでよく近似でき、等価雑音σ_iと計算効率ηの値が得られた。周辺刺激の有無によってηにはあまり違いがないが、σ_iは周辺刺激のある場合には０．１０２［ｄｅｇ／ｓ］、ない場合には０．５９５［ｄｅｇ／ｓ］となり、周辺刺激の存在によってσ_iは無視できる程度にまで減少した。このことから、視野動揺は絶対運動検出課題成績に影響をおよぼすが、相対運動検出課題はほとんど影響を受けないことがわかる。
【００４７】
次に、視野動揺を訴える患者で同じ測定を行った結果を示す（図８）。σ_iは周辺刺激のある場合には０．９５９［ｄｅｇ／ｓ］、ない場合には１．６７８［ｄｅｇ／ｓ］となり、健常者と比較して、周辺刺激の有無にかかわらずσ_iが有意に大きく、また周辺刺激がある場合の方がない場合に比べてσ_iが減少した。この結果は、眼球の固視微動を原因とする視野動揺の他に、脳内運動処理機構の内部で新たに発生する成分があることを示唆する。
【００４８】
以上のとおり、顕著な視野動揺の愁訴の有無にかかわらず、視野動揺の視覚運動刺激検出課題におよぼす影響を測定できることから、観察者の自覚できない微細な動揺であっても客観的にその量を推定することができる。さらに本発明は、周辺の静止パターン図形の有無によって相対運動検出と絶対運動検出という脳内処理段階の異なる知覚課題を設定し、それらに同一の検査方法を用いて視野動揺のおよぼす影響をそれぞれ測定することによって、視野動揺を生じさせる責任病巣が運動情報処理の脳内処理段階のどこに位置しているのかに関する手がかりを与えることができる。
【００４９】
なお、図１〜図３で示した装置における各部の一部もしくは全部の機能をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータを用いて実行して本発明を実現することができること、あるいは、図４〜図６で示した処理の手順をコンピュータのプログラムで構成し、そのプログラムをコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、コンピュータでその機能を実現するためのプログラム、あるいは、コンピュータにその処理の手順を実行させるためのプログラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えば、ＦＤ（フレキシブルディスク））や、ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記のプログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、顕著な視野動揺の愁訴の有無にかかわらず、視野動揺の視覚運動刺激検出課題におよぼす影響を測定できることから、観察者の自覚できない微細な動揺であっても客観的にその量を推定することができる。さらに本発明は、周辺の静止パターン図形の有無によって相対運動検出と絶対運動検出という脳内処理段階の異なる知覚課題を設定し、それらに同一の検査方法を用いて視野動揺のおよぼす影響をそれぞれ測定することによって、視野動揺を生じさせる責任病巣が運動情報処理の脳内処理段階のどこに位置しているのかに関する手がかりを与えることができる。また、相対運動検出と絶対運動検出という異なる脳内処理に視野動揺のおよぼす影響をそれぞれ独立に測定して診断に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明における、視野動揺量測定装置の一実施形態の機能構成を示すブロック図。
【図２】この発明における、速度時系列生成部の一実施形態の機能構成を示すブロック図。
【図３】この発明における、刺激表示部の一実施形態の機能構成を示すブロック図。
【図４】この発明における、視野動揺量測定方法の一実施形態の処理手順を示すフローチャート。
【図５】この発明における、速度時系列生成方法の一実施形態の処理手順を示すフローチャート。
【図６】この発明における、刺激表示方法の一実施形態の処理手順を示すフローチャート。
【図７】この発明により、ある健常観察者の視野動揺の量を推定した結果であって、横軸に外生雑音の標準偏差をとり、周辺に静止刺激のある場合、ない場合の運動検出閾をそれぞれ黒丸、白丸で示し、等価雑音解析法モデルを最適あてはめしたパラメータ推定値σ_iおよびηを最適あてはめ曲線近傍に付した図。
【図８】この発明により、ある視機能異常患者の視野動揺の量を推定した結果を、図４と同じ書式で記した図。
【符号の説明】
１…速度時系列生成部
１１…水平軸動揺速度発生部
１２…垂直軸動揺速度発生部
１３…等方性動揺速度合成部
１４…並進運動速度発生部
１５…動揺付き視覚運動刺激速度時系列合成部
２…刺激表示部
２１…中心ランダムドット生成部
２２…刺激時空間表現決定部
２３…空間アンチエイリアシング部
２４…周辺ランダムドット生成部
２５…輪郭コントラストぼかし部
３…運動検出閾測定部
４…動揺量算出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for quantitatively measuring the amount of fluctuation occurring in the visual system from the correct answer rate of an observer who has performed a motion detection task for a visual stimulus with fluctuation.
[0002]
[Prior art]
As a conventional method for assessing the size of the pathological condition of patients who complain of visual field shaking, the patient's apparent shaking trajectory is written with a pen placed at a position invisible to the observer. Law "(Honda, 1994, Eye movement and spatial orientation, Tokyo: Kazama Shobo). In addition, length matching between the apparent amplitude of visual field fluctuations and stationary line segment stimulation is performed, and visual-auditory matching is performed on the fundamental frequency components of apparent fluctuations using a metronome to measure the frequency of visual field fluctuations. (Nakadomari, Ito, Hisada et al., 1999, three pathological states of swaying vision, Bulletin of Kanagawa Rehabilitation Hospital, 26, 9-16). For healthy individuals, there is no way to evaluate visual field fluctuations and their impact on perceptual tasks.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional pointing methods are easy to implement in the clinical setting, but they are not objective and cannot describe the visual field fluctuation index in a one-dimensional scale, and cannot be ignored in the matching process itself. An error occurs. Although length matching with stationary line stimuli and frequency matching with metronome are descriptive concepts of a one-dimensional scale, they are not necessarily an appropriate dimension as a scale that can be quantitatively compared with the size of visual field fluctuation, and the matching process itself In this case, a non-negligible error in measurement occurs. Therefore, the measurement result by the conventional method has a problem that it depends on the subjectivity of the observer, the meaning of the scale is unclear, and the accuracy is low.
[0004]
In addition, all of these conventional methods are techniques for estimating the size of visual perturbation that is currently appealing, and in the case of a pathological condition in which visual perturbation that the patient cannot recognize is adversely affecting some visual information processing. Cannot be used. This extreme case is a healthy person, and usually we are not aware of the slight fluctuation of the visual field of our own, so there is a problem that these conventional methods cannot measure it.
[0005]
Further, the conventional method is an idea to convert the amount of visual field fluctuation, that is, a phenomenon into data, and there is a problem that a clue to estimate the responsible lesion of the disease state cannot be obtained from the measurement data.
[0006]
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the conventional method, and is objective, has a clear meaning of the scale, and perturbs subjective and non-conscious visual fields in patients with abnormal visual function and normal subjects. It is an object to provide a measurement device , program, and recording medium for visual field sway amount that can measure the size of the object objectively, quantitatively and with high accuracy, and obtain a clue to estimate the responsible lesion of the disease state from the measurement data To do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an apparatus for objectively and quantitatively measuring the magnitude of a subjective / non-conscious visual field fluctuation occurring in a living body as an external physical quantity, A velocity time series generator that generates a velocity time series for visual motion stimulation as an exogenous noise equivalent to the endogenous noise, and A stimulus display unit that realizes visual motion stimulation and presents it to the observer as a task, a motion detection threshold measurement unit that measures a motion speed required for the correct answer rate to the task to exceed a certain level, and a motion detection threshold; A visual field fluctuation amount measuring device having a fluctuation amount calculation unit for estimating and calculating an amount equivalent to the fluctuation amount generated in the visual system of the observer from the movement detection threshold is used as a solution means.
[0008]
Alternatively, the speed time series generation unit includes a horizontal axis oscillation speed generation unit of a model figure that imitates the behavior of visual field fluctuation, a vertical axis oscillation speed generation unit of a model figure that imitates the behavior of visual field fluctuation, and the horizontal axis An isotropic oscillating speed synthesizer that synthesizes the oscillating speed and the vertical axis oscillating speed to generate an isotropic white noise related to the speed, that is, a fluctuation speed time series having an isotropic 1 / f fluctuation noise related to the position; A translational velocity generation unit that generates one or a plurality of translational motion time series, and a velocity time series composed of a combination of an arbitrary oscillation amplitude and translational velocity by combining the fluctuation velocity time series with the translational motion time series. A visual field fluctuation measuring device characterized by having a visual motion stimulation speed time series synthesizing unit with fluctuation to generate is used as a solution means.
[0009]
Alternatively, the stimulus display unit includes a center random dot generation unit that generates a center random dot pattern, and a stimulus spatiotemporal expression determination unit that moves the center random dot pattern in a coherent manner according to a speed time series from the speed time series generation unit. In addition, spatial antialiasing is performed on the central random dot pattern to generate a visual motion stimulus on the display, and a spatial antialiasing unit that smoothly realizes a moving image displaced by less than a pixel and a peripheral random dot pattern are generated. A visual field fluctuation characterized by having a peripheral random dot generation unit and a contour contrast blurring unit that spatially blurs the contour by continuously changing the luminance contrast in the vicinity of the contour of the region presenting the peripheral random dot pattern Use quantity measuring device as a solution .
[0010]
Alternatively, the motion detection threshold measurement unit causes the observer to answer the direction of the translational motion component in response to the visual motion stimulus that combines the specific swing amplitude and the specific translational motion speed presented from the stimulus display unit, and specifies A psychometric function is obtained by calculating the rate of correct answers as a function of the translational motion speed at a certain swing amplitude, and is defined as a motion detection threshold with a translational motion speed that gives a certain correct answer rate, and the motion detection threshold is measured at various swing amplitudes. A visual field fluctuation amount measuring device characterized by being recorded is used as a solution means.
[0011]
Alternatively, the fluctuation amount calculation unit uses the motion detection threshold measured by the motion detection threshold measurement unit, and the motion detection threshold is proportional to the square root of the sum of the endogenous noise variance and the exogenous noise variance. By applying a mathematical model that is inversely proportional to the ratio between the task performance of an ideal observer who does not have raw noise and performs the task with optimal efficiency, and that of the actual observer, The visual field fluctuation amount measuring device is characterized in that it is calculated as an estimated value of the fluctuation amount.
[0012]
Alternatively, the stimulus display unit provides a case where a static stimulus pattern is simultaneously presented in the vicinity and a case where the static stimulus pattern is not presented simultaneously, and the fluctuation amount calculation unit estimates the endogenous noise variance as the fluctuation amount under each of these conditions. After that, the visual field fluctuation is characterized in that it determines whether the visual field fluctuation affects the absolute movement process or the relative movement processing stage in the information processing stage in the brain based on the amount of the respective movements. A quantity measuring device is used as a solution.
[0019]
Alternatively, a visual field fluctuation amount measuring program characterized in that a program for causing a computer to execute the function of each processing unit included in the visual field fluctuation amount measurement apparatus is used as a solution.
[0020]
Alternatively, a computer-readable recording medium in which the visual field fluctuation amount measurement program is recorded is used as a solution means.
[0021]
In this invention, the visual motion stimulus that combines the isotropic motion time series with the 1 / f fluctuation displacement on the visual field and the translation time series is presented to the observer, and the observer is made to judge the direction of the translation movement, The translational motion speed required for the correct answer rate to exceed a certain level is calculated as the motion detection threshold, and the motion detection threshold is drawn as a function of the motion amplitude, which is equivalent to the amount of motion generated within the observer's visual system. The quantity is estimated with the accuracy of a confidence interval that can be statistically defined with a unique measure of the amplitude of fluctuation displacement.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention uses an equivalent noise analysis method that captures the fluctuation of the visual field generated in a living body as noise and measures the noise equivalent to the noise as a physical quantity of the outside world generated as a stimulus for visual motion. A measuring device or measuring method that objectively and quantitatively measures the magnitude of unconscious visual field sway as the degree of influence on task performance for each specific visual movement task.
[0023]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a configuration for realizing the method of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of a processing procedure of this method.
[0024]
In this embodiment, the velocity time-series generation unit 1 regards visual field fluctuations generated in the living body as endogenous noise, and calculates the velocity time series in the visual motion stimulation as the exogenous noise equivalent to the endogenous noise. In order for the stimulus display unit 2 to realize visual motion stimulation based on the speed time series and present it to the observer as a task, and for the motion detection threshold measurement unit 3 to have a correct answer rate exceeding a certain level The required motion speed is obtained as a motion detection threshold, and the motion amount calculation unit 4 estimates and calculates an amount equivalent to the motion amount generated in the observer's visual system from the motion detection threshold.
[0025]
That is, the velocity time series generation unit 1 uses a pattern figure that performs 1 / f fluctuation displacement on the visual field as a model that imitates the behavior of visual field fluctuation, and synthesizes the fluctuation displacement time series with the translational motion time series. The stimulus display unit 2 realizes a visual motion stimulus based on the synthesized motion time series and presents it to the observer, causes the observer to determine the direction of translational motion, and the motion detection threshold measurement unit 3 determines the correct answer rate. Is generated inside the observer's visual system by calculating the translational velocity necessary for the motion to exceed a certain level as the motion detection threshold, and the motion amount calculation unit 4 draws the motion detection threshold as a function of the amplitude of the fluctuation displacement. Estimate the amount equivalent to the amount of shaking.
[0026]
First, a method of speed time series generation and stimulus display in a visual motion stimulus with motion used in this embodiment will be described, and then a method of motion detection threshold measurement and motion amount calculation will be described in order.
[0027]
<Speed time series generation>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the speed time series generation unit 1, and FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the speed time series generation method.
[0028]
Here, the noise is a random process according to a normal distribution having an average of 0 and a certain standard deviation, and is a time series having isotropic white noise related to speed, that is, isotropic 1 / f fluctuation noise related to position. To mimic the observer's visual field fluctuations (ie, endogenous noise) with external stimulus fluctuations (ie, exogenous noise).
[0029]
The visual motion stimulus with shaking is composed of a randomly shaking component and a translational component. Among them, the sway is generated as follows. In the frequency representation of the speed when the presentation time 64 [frame] is 1 [period], a frequency representation is created so that the power spectrum of all frequency components except the DC component is uniform and the phase spectrum is random. This is inverse Fourier transformed to obtain a time representation of velocity. The fluctuation generated in this manner becomes white noise related to speed and 1 / f fluctuation noise related to position. Since the instantaneous speed of each frame follows a normal distribution with an average of 0 and standard deviation σ ₀ , and does not include a component with a lower frequency than a component with a presentation time of 1 [period], the average speed of shaking over the entire presentation time is 0.
[0030]
The horizontal axis oscillation speed generation unit 11 generates such a time series independently for the horizontal speed, and the vertical axis oscillation speed generation unit 12 regarding the vertical direction speed, and generates an isotropic oscillation speed synthesis unit 13. By synthesizing in (2), the vibration is given two-dimensional isotropy.
[0031]
Next, in order to realize a visual stimulus that translates in a certain direction on average while performing such random motion, the translation motion speed generator 14 changes 360 [degree] to 45 [degree]. A motion vector to any angle in eight directions equally divided by increments is generated and added to the above-mentioned speed time series in the visual motion speed time series synthesis unit 15 with shaking.
[0032]
<Stimulus display>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the stimulus display unit 2, and FIG. 6 is a flowchart showing the processing procedure of the stimulus display method.
[0033]
First, the spatiotemporal representation determination unit 22 is a circular region (hereinafter referred to as “patch”) composed of dots in which visual stimuli having the above speed time series are scattered at random positions generated by the central random dot generation unit 21. The surrounding background has a uniform average brightness and is displayed on the display. Each dot has a luminance distribution according to an isotropic two-dimensional Gaussian function (standard deviation 5 [min]; the distribution floor is equal to the lowest luminance and the height of the distribution vertex is equal to the highest luminance). The representation of the position has a finer resolution than the actual computer pixel (in one embodiment, 1/65536 of one pixel).
[0034]
Next, in the spatial anti-aliasing unit 23, these dots are down-sampled to an actual display and spatial anti-aliasing is performed to smoothly realize a moving image displaced by less than one pixel. As a function of time, a fluctuating visual motion stimulus is realized by moving these dots coherently according to the velocity time series described above.
[0035]
Next, the contour contrast blurring unit 25 multiplies the luminance contrast of the stimulus by a cumulative Gaussian function having an average equal to the radius and a standard deviation of 25 [min] as a function of the distance from the center of the circular boundary. This prevents spatial blurring and the contour from becoming a motion detection clue as a reference frame. In the condition of simultaneously presenting a static pattern around the periphery, first, a Julesz-type random dot pattern (10 [min] × 10 [min] square dots generated by the peripheral random dot generator 24 is applied to a circular region surrounding the patch. In black and white are randomly selected so that the maximum luminance or the minimum luminance is obtained with a probability of 50%, and the above-mentioned patch is concentrically overlapped inside the contour contrast blurring unit 25 Similarly, the patch boundary is spatially blurred. The luminance contrast distribution of the patch is multiplied by the above-mentioned cumulative Gaussian function, and the luminance contrast distribution of the surrounding random dot pattern is multiplied by 1 minus the value of the cumulative Gaussian function.
[0036]
The image data of the swaying visual motion stimulus generated as described above is recorded in a storage medium, and appropriate data is read and presented on the display at the time of visual inspection described below.
[0037]
<Motion detection threshold measurement>
The motion detection threshold measurement unit 3 performs the motion detection threshold measurement process. First, in each trial, for the presentation of a visual motion stimulus having a specific σ ₀ and μ and randomly selecting the direction of the translational motion component from any of the eight directions, the observer will receive the translation contained in the patch. Answer which of the eight directions the motion component is. Reaction data is recorded on a storage medium.
[0038]
Within the same inspection session, σ ₀ is fixed, and μ is changed so as to be equally spaced on the logarithmic axis. The first trial of the inspection session uses μ that clearly shows the direction of translation. According to the observer's reaction, in principle, the translational speed is decreased for the next trial of the positive reaction and increased for the next trial of the false reaction, and the speed is changed between trials in a sequence based on the staircase method. Let At each speed level, a single test session includes about 2 to 6 repetitions, and the entire test includes about 10 to 20 repeated trials. The correct answer rate is obtained from the response data recorded for each velocity of the translational component used, and the cumulative Weibull function Pc = 0.125 + 0.875 {1-exp [− (μ / β) ^α ]}
Approximates the data to yield Pc = 0.5334 (ie, corresponding to 2 when expressed in terms of “power index” as an indicator of the signal strength ratio to noise in signal detection theory) _Is defined as a motion detection threshold μ _thr . The psychometric function model is applied to the data by the maximum likelihood estimation method independently in the case where there is a periphery and in the case where there is no periphery.
[0039]
σ ₀ is changed to be equally spaced on the logarithmic axis, and such an inspection procedure is repeated for various σ ₀ .
[0040]
<Estimation of shaking amount>
The shaking amount estimation process is performed by the shaking amount calculation unit 4. According to the conventional signal detection theory, the visual stimulus detection task results are formulated as the stimulus signal strength against the noise generated inside the visual system (ie endogenous noise) (Macmillan, NA, & Creelman, CD) , 1991, Detection Theory: A User's Guide, Cambridge: Cambridge University Press), the endogenous noise that affects the visual task is generally multidimensional, and measuring the detection threshold under a single condition can reduce the amount of endogenous noise. It cannot be specified. By adding noise that can be defined in a one-dimensional scale (ie, exogenous noise) to the visual stimulus itself and measuring the detection threshold at various exogenous noise levels, endogenous noise inside the viewer's visual system Equivalent noise (ie, equivalent noise) can be estimated (Pelli, DG, & Farell, B., 1999, Why use noise? Journal of the Optical Society of America A, 16, 647-653.). By incorporating this equivalent noise analysis method into the present invention, the equivalent noise of the observer's visual field fluctuation is estimated.
[0041]
The visual motion stimulus used has a translational motion speed μ as a signal and has exogenous noise according to a normal distribution with an average of 0 and a standard deviation σ ₀ . Further, it is assumed that equivalent noise exists in a living body according to a normal distribution with an average of 0 and a standard deviation σ _i . Since the exogenous noise and the equivalent noise are independent of each other, the standard deviation σ of the total amount of noise in performing the detection task is σ = (σ _i ² + σ ₀ ² ) ^1/2 due to the addition of variance.
It becomes. According to signal detection theory, the power index d ′ is the ratio of the signal strength to the standard deviation of the noise, ie d ′ = μ / σ = μ / (σ _i ² + σ ₀ ² ) ^1/2
Is defined. Under the assumption that only the equivalent noise adversely affects the speech performance, the detection threshold μ _thr is set to a certain fixed value, that is, μ such that d ′ = d ′ _thr. If
μ _thr = d ' _thr (σ _i ² + σ ₀ ² ) ^1/2
It becomes.
[0042]
In an ideal observer with no intrinsic noise (σ _i = 0), the detection threshold is
μ _thr-i = d ' _thr σ ₀
It becomes. Based on the above relationship, when σ ₀ >> σ _i , the detection threshold of the actual observer should be the same as that of the ideal observer, but the actual observer can perform the task at the same efficiency as the ideal observer. In general, they do not match because they do not accomplish. Therefore, the square of the detection threshold of the actual observer when σ ₀ >> σ _i (signal energy at the detection threshold) (μ _thr ) ² , the square of the detection threshold of the ideal observer (μ _{thr− i} ) The ratio of ² is taken and expressed as calculation efficiency η. In one embodiment of the present invention, the motion stimulus is presented continuously for a certain period of time, and the speed is changed randomly at each frame, whereas the translational motion component is always in the same direction and speed across the frames. Therefore, in each trial, the observer can observe the independent sample from the distribution including the signal and noise N times, and based on them, the final reaction can be performed only once. At this time, the power index is d ′ = N ^1/2 μ / σ = N ^1/2 μ / (σ _i ² + σ ₀ ² ) ^1/2.
It becomes. Taking into account η and N, the detection threshold μ _thr of the actual observer is finally μ _thr = d ′ _thr (σ _i ² + σ ₀ ² ) ^1/2 / (ηN) ^1/2
Is formulated as By using this as a model for the equivalent noise analysis method and applying it to the inspection data, parameters of σ _i and η can be estimated.
[0043]
In the stimulus display unit 2, a case where a static stimulus pattern is simultaneously presented in the periphery and a case where it is not so are provided, and the fluctuation amount calculation unit 4 estimates the endogenous noise variance as the fluctuation amount under each of these conditions. After that, it is possible to determine whether the visual field fluctuation has an effect in the stage of the absolute movement process or the relative movement process in the information processing stage in the brain by the amount of the movement.
[0044]
<Specific example of effect of one embodiment>
The effects of one embodiment of the present invention will be described below with specific examples.
[0045]
The size of the patch was a radius of 4.17 [deg], and the dot density was 9.04 [dots / deg ² ]. The size of the peripheral stationary pattern was a radius of 8.33 [deg]. The observation distance was 84 [cm] and binocular observation was performed. Patients who complained of visual field fluctuations and healthy observers were used. σ ₀ was changed in 12 steps (σ ₀ = 0.004185 × 2 ⁱ [deg / s], where i = 0, 1, 2,..., 11). The speed μ of the translational motion vector was changed in 11 steps (0.01221 × 2 ⁱ [deg / s], where i = 0, 1, 2,..., 10).
[0046]
First, an example of the equivalent noise of a healthy person is shown with and without a stationary stimulus pattern in the vicinity (FIG. 7). As a function of the standard deviation σ ₀ of the exogenous noise shown on the horizontal axis, the motion detection threshold is a function that bends from a constant to the right, and can be approximated by an equivalent noise analysis model, and calculated as equivalent noise σ _i The value of efficiency η was obtained. There is not much difference in η depending on the presence or absence of a peripheral stimulus, but σ _i is 0.102 [deg / s] when there is a peripheral stimulus, and 0.595 [deg / s] when there is no peripheral stimulus. The presence of σ _i decreased to a negligible level. From this, it can be seen that the visual field fluctuation affects the absolute motion detection task performance, but the relative motion detection task is hardly affected.
[0047]
Next, the result of having performed the same measurement in a patient complaining of visual field fluctuation is shown (FIG. 8). sigma _i is 0.959 [deg / s], 1.678 [deg / s] in the absence next if a peripheral stimulus, compared to healthy subjects, the sigma _i or without peripheral stimulus Significantly larger and σ _i decreased compared to the case with no peripheral stimulation. This result suggests that, in addition to visual field fluctuations caused by eye movements, there are newly generated components in the intracerebral motion processing mechanism.
[0048]
As described above, it is possible to measure the effect of visual field fluctuations on the visual motion stimulus detection task regardless of the presence or absence of significant visual field movement complaints. Can be estimated. Furthermore, the present invention sets different perceptual tasks in the brain processing stage of relative motion detection and absolute motion detection depending on the presence or absence of surrounding static pattern figures, and measures the effects of visual field shaking on them using the same inspection method. By doing so, it is possible to give a clue as to where the responsible lesion causing the visual field fluctuation is located in the brain processing stage of the motor information processing.
[0049]
It should be noted that some or all of the functions of each unit in the apparatus shown in FIGS. 1 to 3 can be configured by a computer program and the program can be executed using the computer to implement the present invention. It is needless to say that the processing procedure shown in FIGS. 4 to 6 can be configured by a computer program, and the program can be executed by the computer. A program for executing the procedure is recorded and stored in a computer-readable recording medium such as FD (flexible disk), MO, ROM, memory card, CD, DVD, removable disk, etc. Can be distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or electronic mail.
[0050]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to measure the effect of visual field fluctuations on a visual motion stimulus detection task regardless of the presence or absence of significant visual field movement complaints. Even if it is upset, the amount can be estimated objectively. Furthermore, the present invention sets different perceptual tasks in the brain processing stage of relative motion detection and absolute motion detection depending on the presence or absence of surrounding static pattern figures, and measures the effects of visual field shaking on them using the same inspection method. By doing so, it is possible to give a clue as to where the responsible lesion causing the visual field fluctuation is located in the brain processing stage of the motor information processing. In addition, the effects of visual field fluctuations on the different intracerebral processes of relative motion detection and absolute motion detection can be measured independently for use in diagnosis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of a visual field fluctuation amount measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of a speed time series generation unit in the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of a stimulus display unit in the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of an embodiment of a visual field fluctuation amount measuring method according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of an embodiment of a speed time series generation method according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of an embodiment of a stimulus display method according to the present invention.
FIG. 7 is a result of estimating the amount of visual field fluctuation of a healthy observer according to the present invention, taking the standard deviation of exogenous noise on the horizontal axis, and detecting motion in the presence or absence of a stationary stimulus in the vicinity. The figure which showed the threshold value by the black circle and the white circle, respectively, and attached | subjected the parameter estimated value (sigma) _i and (eta) which fitted the equivalent noise analysis method model optimally in the optimal fitting curve vicinity.
FIG. 8 is a diagram showing the result of estimating the amount of visual field fluctuation of a patient with abnormal visual function according to the present invention in the same format as FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Speed time series production | generation part 11 ... Horizontal axis rocking speed generation part 12 ... Vertical axis rocking speed generation part 13 ... Isotropic rocking speed synthesis part 14 ... Translational motion speed generation part 15 ... Visual motion stimulation speed time series synthesis with shaking Unit 2 ... Stimulus display unit 21 Central random dot generation unit 22 Stimulus spatio-temporal expression determination unit 23 Spatial antialiasing unit 24 Peripheral random dot generation unit 25 Contour contrast blurring unit 3 Motion detection threshold measurement unit 4 Shaking Quantity calculator

Claims

生体内で発生する自覚的・非自覚的な視野の動揺の大きさを外界の物理量として客観的かつ定量的に測定する装置であって、
生体内で発生する視野の動揺を内生雑音として捉え、該内生雑音と等価な量の外生雑音としての視覚運動刺激における速度時系列を生成する速度時系列生成部と、
該速度時系列を元に視覚運動刺激を実現し観察者に課題として呈示する刺激表示部と、
該課題に対する正答率が一定水準を越えるために必要となる運動速度を運動検出閾として測定する運動検出閾測定部と、
該運動検出閾から観察者の視覚系内部で発生する動揺量と等価な量を推定し算出する動揺量算出部とを有する
ことを特徴とする視野動揺量測定装置。A device that objectively and quantitatively measures the magnitude of perturbation of a subjective or non-conscious visual field generated in a living body as an external physical quantity,
A speed time series generation unit that captures the fluctuation of the visual field generated in the living body as endogenous noise, and generates a speed time series in visual motion stimulation as an amount of exogenous noise equivalent to the endogenous noise,
A stimulus display unit that realizes visual motion stimulation based on the speed time series and presents it to the observer as a task,
A motion detection threshold measurement unit that measures, as a motion detection threshold, a motion speed necessary for the correct answer rate to the task to exceed a certain level;
A visual field fluctuation amount measuring apparatus, comprising: a fluctuation amount calculation unit that estimates and calculates an amount equivalent to the fluctuation amount generated in the visual system of the observer from the movement detection threshold.

上記速度時系列生成部は、
視野動揺の振舞いを模倣するモデル図形の水平軸動揺速度発生部と、
該視野動揺の振舞いを模倣するモデル図形の垂直軸動揺速度発生部と、
該水平軸動揺速度と該垂直軸動揺速度とを合成し速度に関する等方的な白色雑音、すなわち位置に関する等方的な１／ｆ揺らぎ雑音をもつ揺らぎ速度時系列を生成する等方性動揺速度合成部と、
１乃至複数の並進運動時系列を発生する並進運動速度発生部と、
該揺らぎ速度時系列を該並進運動時系列と合成して任意の動揺振幅と並進運動速度の組み合わせからなる速度時系列を生成する動揺つき視覚運動刺激速度時系列合成部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の視野動揺量測定装置。The speed time series generator is
Horizontal axis oscillation speed generation part of the model figure that mimics the behavior of visual field oscillation,
A vertical axis fluctuation speed generation part of a model figure imitating the behavior of the visual field fluctuation;
An isotropic swing speed that combines the horizontal axis swing speed and the vertical axis swing speed to generate an isotropic white noise related to the speed, that is, a fluctuation speed time series having an isotropic 1 / f fluctuation noise related to the position. A synthesis unit;
A translational velocity generation unit for generating one or more translational time series;
A swaying visual motion stimulation speed time series synthesizing unit that generates a speed time series composed of a combination of an arbitrary swing amplitude and a translation speed by combining the fluctuation speed time series with the translation time series. The visual field fluctuation amount measuring apparatus according to claim 1.

上記刺激表示部は、
中心ランダムドットパターンを生成する中心ランダムドット生成部と、
上記速度時系列生成部からの速度時系列に従って該中心ランダムドットパターンをコヒーレントに動かす刺激時空間表現決定部と、
該中心ランダムドットパターンに対して空間的アンチエイリアシングを施し視覚運動刺激をディスプレイ上に実現するにあたって画素未満で変位する動画像を滑らかに実現する空間アンチエイリアシング部と、
周辺ランダムドットパターンを生成する周辺ランダムドット生成部と、
該周辺ランダムドットパターンを呈示する領域の輪郭近傍で輝度コントラストを連続的に変化させることにより輪郭を空間的にぼかす輪郭コントラストぼかし部とを有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の視野動揺量測定装置。The stimulus display section
A central random dot generator for generating a central random dot pattern;
A stimulus spatio-temporal representation determination unit that moves the central random dot pattern coherently according to the speed time series from the speed time series generation unit;
A spatial anti-aliasing unit that smoothly realizes a moving image that is displaced by less than pixels when spatial anti-aliasing is performed on the central random dot pattern to realize visual motion stimulation on a display;
A peripheral random dot generator for generating a peripheral random dot pattern;
The visual field according to claim 1, further comprising: a contour contrast blurring unit that spatially blurs the contour by continuously changing the luminance contrast in the vicinity of the contour of the region presenting the peripheral random dot pattern. Sway amount measuring device.

上記運動検出閾測定部は、
上記刺激表示部から呈示される特定の動揺振幅と特定の並進運動速度を組み合わせた視覚運動刺激に対して並進運動成分の方向を観察者に回答させ、特定の動揺振幅において並進運動速度の関数として正答率を求めて心理測定関数を得、一定の正答率をもたらす並進運動速度をもって運動検出閾と定義し、該運動検出閾をさまざまな動揺振幅において測定し記録するものである
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の視野動揺量測定装置。The motion detection threshold measurement unit is
As a function of the translational motion speed at a specific oscillation amplitude, the observer responds to the direction of the translational motion component in response to the visual motion stimulus that combines the specific oscillation amplitude and the specific translational velocity presented from the stimulus display unit. The psychological measurement function is obtained by obtaining the correct answer rate, the motion detection threshold is defined as the translational motion speed that brings a certain correct answer rate, and the motion detection threshold is measured and recorded at various swing amplitudes. The visual field fluctuation amount measuring device according to any one of claims 1 to 3.

上記動揺量算出部は、
上記運動検出閾測定部で測定される運動検出閾を用いて、該運動検出閾が内生雑音分散と外生雑音分散との和の平方根に比例し、内生雑音をもたず最適効率で課題を遂行する理想的観察者の課題成績と実際の観察者の課題成績との比に反比例する、という数理モデルをあてはめることにより、該内生雑音分散を視野の動揺量の推定値として算出するものである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の視野動揺量測定装置。The shaking amount calculation unit
Using the motion detection threshold measured by the motion detection threshold measurement unit, the motion detection threshold is proportional to the square root of the sum of the endogenous noise variance and the exogenous noise variance, and has no endogenous noise and optimal efficiency. By applying a mathematical model that is inversely proportional to the ratio of the ideal observer's task performance to the actual observer's task performance, the endogenous noise variance is calculated as an estimate of the amount of visual field fluctuation. The visual field fluctuation amount measuring apparatus according to claim 1, wherein the visual field fluctuation amount measuring apparatus is a thing.

上記刺激表示部は、周辺に静止刺激パターンが同時呈示される場合とそうでない場合を設けるものであり、
上記動揺量算出部は、それらの条件それぞれで内生雑音分散を動揺量と推定した後、該それぞれの動揺量により脳内の情報処理段階における絶対運動処理と相対運動処理の段階のいずれにおいて視野動揺が影響をおよぼしているのかを判定するものである
ことを特徴とする請求項５に記載の視野動揺量測定装置。The stimulus display section provides a case where a static stimulus pattern is simultaneously presented in the vicinity and a case where it is not so,
The fluctuation amount calculation unit estimates the endogenous noise variance as the fluctuation amount under each of these conditions, and then uses the respective fluctuation amounts to determine the visual field in either the absolute motion processing or the relative motion processing stage in the information processing stage in the brain. 6. The visual field fluctuation amount measuring apparatus according to claim 5, wherein it is determined whether or not the fluctuation has an influence.

請求項１乃至６いずれか１項記載の視野動揺量測定装置が有する各処理部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムとしたA program for causing a computer to execute the function of each processing unit included in the visual field fluctuation amount measuring device according to any one of claims 1 to 6.
ことを特徴とする視野動揺量測定プログラム。 A visual field fluctuation measurement program characterized by this.

請求項７に記載したプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。A computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded.