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Dokumentenidentifikation DE69311980T2 02.01.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0578908
Titel Medizinisches Diagnostikgerät mit Feststellung der Blickrichtung
Anmelder ATR Auditory and Visual Perception Research Laboratories, Kyoto, JP;
Fujii, Mitsuru, Sapporo, Hokkaido, JP;
Murakami, Shinji, Sapporo, Hokkaido, JP;
Nakano, Norihito, Sapporo, Hokkaido, JP;
Miyazawa, Jiro, Sapporo, Hokkaido, JP;
Fukatsu, Ryo, Sapporo, Hokkaido, JP;
Takahata, Naohiko, Sapporo, Hokkaido, JP
Erfinder Yamada, Mitsuho, ATR Auditory and Visual Percept., Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto, JP;
Hongo, Hitoshi, ATR Auditory and Visual Perception, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto, JP;
Uomori, Kenya, ATR Auditory and Visual Perception, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto, JP;
Yoshimatsu, Hiroshi, ATR Aud.and Visual Perception, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto, JP;
Ueno, Keiichi, ATR Auditory and Visual Perception, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto, JP;
Fujii, Mitsuru, Chuo-ku, Sapporo-shi, Hokkaido, JP;
Murakami, Shinji, Sapporo-shi, Hokkaido, JP;
Nakano, Norihito, Chuo-ku, Sapporo-shi, Hokkaido, JP;
Miyazawa, Jiro, Sapporo-shi, Hokkaido, JP;
Fukatsu, Ryo, Chuo-ku, Sapporo-shi, Hokkaido, JP;
Takahata, Naohiko, Minami-ku, Sapporo-shi, Hokkaido, JP
Vertreter Prüfer und Kollegen, 81545 München
DE-Aktenzeichen 69311980
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 15.01.1993
EP-Aktenzeichen 931005631
EP-Offenlegungsdatum 19.01.1994
EP date of grant 09.07.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.01.1998
IPC-Hauptklasse A61B 3/113

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine medizinische Diagnostikvorrichtung, die eine Sehliniendetektion verwendet. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine medizinische Diagnostikvorrichtung, die eine Diagnose von Krankheiten, die sich auf eine Gehirnfunktion beziehen, wie Demenz durch Ermittlung einer Sehlinie eines Objektes ermöglicht.

Beschreibung des technischen Hintergrundes

Die Anzahl von Patienten, die an der Alzheimer Krankheit leiden, wird auf 4 Millionen in den Vereinigten Staaten und auf ungefähr 1 Million in Japan geschätzt. Verglichen mit der senilen Demenz wie der zerebrovaskulären Krankheit, die unter Japanern allgemein verbreitet ist, ist der Grund der Alzheimerschen Krankheit nicht bekannt, und es sind große Anstrengungen gemacht worden, den Grund zu finden, um so eine frühe Diagnose und frühe medizinische Behandlung zu ermöglichen. Jedoch ist es schwierig, die Alzheimer Krankheit von der zerebrovaskulären Krankheit zu unterscheiden, wenn es keine typischen Symptome gibt. Es besteht daher eine starke Nachfrage nach einem genauen Verfahren der Unterscheidung, da die Entwicklung der Krankheit, die pharmazeutische Behandlung usw. für diese Krankheiten unterschiedlich sind. Hachinski's ischämische Punktzählung ist als ein Verfahren zur Unterscheidung dieser beiden Krankheiten vorgeschlagen worden. Entsprechend dieser ischämischen Punktzählung wird ein Punkt abhängig davon gegeben, ob der Patient eine Anamnese von Apoplexie, zerebralem Infarkt oder ähnlichem aufweist oder nicht, und falls die Punkte eine vorgeschriebene Anzahl überschreiten, wird sie als die zerebrovaskuläre Krankheit bestimmt, und andernfalls wird sie als die Alzheimer Krankheit bestimmt. Jedoch ist die Unterscheidung durch dieses Verfahrens immer noch schwierig, falls der Patient keine solche Anamnese aufweist.

Es ist bekannt, daß ein neuropsychologisches Symptom, von dem geglaubt wird, daß es eine Verschlechterung einer "Werkzeugdysfunktion" wie einer visuellen Erkennungsdysfunktion ist, von einem relativ frühen Stadium der Alzheimer Krankheit an erscheint. Angesichts dieser Tatsache haben Fujii et al. die folgende Analyse, die durch Verwendung der Augenbewegung ausgeführt wird, berichtet. Genauer gesagt, es wird ein Problem des Kopierens eines Würfels auf der rechten Seite, während ein Original des Würfels auf der linken Seite beobachtet wird, präsentiert. Selbst von einem Patienten, der in der anfänglichen Stufe I der Alzheimer Krankheit ist und keine offensichtliche konstruktive Apraxie zeigt, wird berichtet, daß er ein charakteristisches Symptom, das vergleichbar zu einem sogenannten Balint-Syndrom ist, zeigt, d.h. der Patient kann nicht auf einen Punkt starren, oder genauer gesagt, eine abnormale Verteilung des Starrpunktes erscheint, eine Sakkade, die von sowohl dem präsentierten Würfel als auch der abgemalten Zeichnung durch den Patienten abweicht, wird erzeugt, oder der Starrpunkt ist für einen langen Zeitraum auf denselben Punkt fixiert. Bei der Alzheimer Krankheit wird aus MRI (Nuklear-Magnetischer-Periorbitaler-Untersuchung) angenommen, daß eine Dysfunktion des parietalen Lobus, der mit dem räumlichen Sehen in Beziehung steht, verursacht wird. Dementsprechend wird eine Aufbaudysfunktion, die von einer Verminderung der Funktion der hinteren Assoziierungsbereiche mit dem parietalen Lobus, der das Zentrum ist, abgeleitet wird, eine Verminderung der Funktion der Positionserkennung eines Zielpunktes oder der Erkennung einer Tiefe, die von einer Dysfunktion des externen räumlichen Sehens wie einer Dysfunktion der Augenbewegung abgeleitet wird, eine Dysfunktion eines Koordinatentransformationssystems zwischen der Koordinate des Augenbewegungssystems und der Koordinate des Zentrums der Körperachse von jemanden, oder eine sehmotorische Dysfunktion angenommen, ein moglicher Grund für die zuvor erwähnten Symptome zu sein.

Aus der US 4 889 422 ist eine medizinische Diagnosevorrichtung bekannt, die die Ermittlung der Sehlinie für ein Diagnostizieren von Dyslexie verwendet. Jedoch ist mit einer solchen Vorrichtung die Alzheimer Krankheit im Prinzip ebenfalls detektierbar. Diese Vorrichtung weist Augenbewegungsdetektoren, eine CRT zum Darstellen eines Zieles für ein Subjekt und einen Computer, der auf die Ausgabe der Augenbewegungsdetektoren reagiert, während das Subjekt auf ein Ziel starrt, welches ihm präsentiert wird, auf. Die Sehlinie des Subjektes wird berechnet, um zu bestimmen, ob das Subjekt an Dyslexie leidet oder nicht. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden in Form von z.B. einem Graphen auf einem geeigneten Ausgabemittel wie einer CRT-Anzeige, einer Streifendarstellung oder einem Drucker ausgegeben.

Jedoch, obwohl z.B. eine Lesegeschwindigkeit mit einer solchen Vorrichtung ebenfalls berücksichtigt wird, wenn der Kopffixiert ist, um Kopfbewegungen zu vermeiden, verwendet eine solche Vorrichtung die Information, die in den Komponenten der Geschwindigkeit der räumlichen Bewegung der Sehlinie enthalten ist, nicht, um zu bestimmen, ob das Subjekt an einer Krankheit, die mit einer Gehirnfunktion in Beziehung steht, leidet.

Aus der US 4 582 403 ist eine Kopfbewegungskorrekturtechnik bekannt, entsprechend der die Sehlinie für eine Kopfbewegung korrigiert wird, um die korrekte Augenbewegung zu bestimmen.

Aus der EP 0 281 717 A1 und aus Proceedings of the annual international conference of the IEEE engineering in medicine and biology society, Vol 13, No. 4, 31/10/91, S. 1700, 1701 sind ähnliche Vorrichtungen bekannt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine medizinische Diagnosevorrichtung anzugeben, die eine Diagnose von Krankheiten, die mit einer Gehimfunktion in Beziehung stehen, erleichtert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine medizinische Diagnosevorrichtung nach Anspruch 1.

Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die räumliche Bewegung der Sehlinie, wenn das Subjekt auf das Ziel starrt, bestimmt, ob die Krankheit sich auf die Gehirnfunktion bezieht oder nicht, so daß die Bewegung der Sehlinie insbesondere bei Krankheiten, die mit einer Gehirnfunktion in Beziehung stehen, wie der Alzheimer Krankheit leicht erkannt werden kann, was für eine medizinische und klinische Diagnose und Rehabilitation nützlich ist.

In einer bevorzugteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Kopfbewegung des Subjektes ermittelt und unter Bezugnahme auf die Kopfbewegung und die Bewegung der Sehlinie, während das Subjekt auf das dargestellte Ziel starrt, bestimmt, ob die Krankheit in Beziehung zu der Gehirnfunktion steht oder nicht.

Des weiteren werden in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Ziele aus unterschiedlichen Winkeln bezüglich des Subjektes dargestellt.

Des weiteren werden in einer bevorzugteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Rotationsgeschwindigkeitskomponente und die Parallelgeschwindigkeitskomponente der Kopfbewegung des Subjektes berechnet und als Reaktion auf die ermittelte Kopfbewegung ausgegeben, und zusätzlich wird die Augapfelgeschwindigkeitskomponente berechnet und als Reaktion auf die Augenbewegung des Subjektes ausgegeben.

Das Vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, offensichtlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem der Augenbewegungsdetektionsabschnitt und der Kopfbewegungsdetektionsabschnitt, die in Fig. 1 gezeigt sind, an einer Schutzbrille angebracht sind.

Fig. 3 zeigt ein spezifisches Beispiel des Kopfbewegungsdetektionsabschnitts.

Fig. 4 zeigt ein spezifisches Beispiel des Augenbewegungsdetektionsabschnitts.

Fig. 5 ist eine Darstellung einer Zieldarstellungsvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 6 zeigt ein Prinzip des Kopfkoordinatensystems mit dem Subjekt als das Zentrum.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen spezifischen Betrieb der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Anzeige in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Beispiel einer Ortskurve der Bewegung der Sehlinie, die durch Addieren der Kopfbewegung und der Augenbewegung von 0º- bis 25º-Zielen geliefert wird, zeigt.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Anzeige der Spitzengeschwindigkeit der Augenbewegung.

Fig. 10 zeigt die Rotationsgeschwindigkeitskomponente und die Durchschnittsgeschwindigkeitskomponente der Kopfbewegung.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Amplitude der Sehlinie, die durch Addieren der Kopfbewegung und der Augenbewegung zwischen Starrpunkten geliefert wird.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines Kopfanteils der Kopfbewegung bezüglich der Sehliniensicht, die durch Addieren der Kopfbewegung und der Augenbewegung zwischen Starrpunkten geliefert wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 1, ein Augenbewegungsdetektionsabschnitt 2 ermittelt eine Augenbewegung eines Subjektes und die Ermittlungsausgabe desselben wird an einen Berechnungsabschnitt 1 angelegt. Ein Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3 ermittelt die Kopfbewegung des Subjektes und die Ermittlungsausgabe desselben wird an den Berechnungsabschnitt 1 angelegt. Als Reaktion auf die Ermittlungsausgabe von dem Augenbewegungsdetektionsabschnitt 2 und dem Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3, wenn das Subjekt auf ein spezifisches Ziel starrt, berechnet der Berechnungsabschnitt 1 die Bewegung der Sehlinie, wobei die Bewegung der Sehlinie des Subjektes notiert wird, um die Geschwindigkeit der Augenbewegung, die Geschwindigkeit der Kopfbewegung, die Amplitude der Sehlinie, Eigenschaften der Bewegung der Sehlinie und das Verhältnis der Augenbewegung und der Kopfbewegung in der Bewegung der Sehlinie, d.h. den Kopfanteil, zu liefern, und die Ergebnisse werden auf einem Ausgabeabschnitt 4 ausgegeben. Zum Beispiel wird eine CRT-Anzeige als der Ausgabeabschnitt 4 verwendet. Zusätzlich liefert der Berechnungsabschnitt 1 einen Befehl an die Zieldarstellungsvorrichtung 5, damit das Ziel dem Subjekt dargestellt wird.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem der Augenbewegungsdetektionsabschnitt 2 und der Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3, die in Fig. 1 gezeigt sind, an einer Schutzbrille angebracht sind, Fig. 3 zeigt ein spezifisches Beispiel des Kopfbewegungsdetektionsabschnittes und Fig. 4 zeigt ein spezifisches Beispiel des Augenbewegungsdetektionsabschnittes 2.

Die Schutzbrille 8, die in Fig. 2 gezeigt ist, die das Subjekt trägt, weist den Augenbewegungsdetektionsabschnitt 2, der an einem unteren Abschnitt auf einer Seite derselben angebracht ist, auf. Der Augenbewegungsdetektionsabschnitt 2 weist eine lichtemittierende Diode 21, die an dem Zentrum vorgesehen ist, und die Photodioden 22 und 23, die auf den beiden Seiten derselben vorgesehen sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist, auf. Eine lichtemittierende Diode, die Infrarotstrahlen, die einen relativ breiten Richtungswinkel von ungefähr ±21º aufweisen, ausstrahlt, wird als die lichtemittierende Diode 21 verwendet, während solche, die einen engen Richtungswinkel von ungefähr ±10º aufweisen, als die Photodioden 22 und 23 verwendet werden. Der von der lichtemittierenden Diode 21 auf den Augapfel 9 emittierte Lichtstrahl wird von der Iris des Auges 10 und von dem Weißen des Auges 11 mit unterschiedlicher Reflektivität reflektiert, und die Differenz in der Reflektivität wird durch einen Operationsverstärker 25 verstärkt. Falls die Differenz berechnet wird, wird eine horizontale Ausgabe (links und rechts) erhalten, wie in Fig. 4(b) gezeigt ist, und falls die Summe durch einen Operationsverstärker 24 berechnet wird, wird eine vertikale (hoch und runter) Ausgabe erhalten, wie in Fig. 4(c) gezeigt ist.

Der Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3 wird von einem magnetischen Sensor gebildet, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Genauer gesagt, der Kopfbewegungsdetektionsab schnitt 3 weist eine orthogonale Spule, die als eine Quelle 31 dient, und eine orthogonale Spule, die als ein Sensor 32 dient, auf. In Übereinstimmung mit einem Befehl von einem Steuerabschnitt 33 treibt eine Treiberschaltung 34 die orthogonale Spule der Quelle 31 zum Erzeugen eines magnetischen Feldes. Wenn das Subjekt, das den Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3 trägt, sich bewegt, wird in dem Sensor 32 eine Spannung induziert, welche Spannung durch die Detektionsschaltung 35 ermittelt wird, die ermittelte Ausgabe von dieser wird durch die Steuerschaltung 33 berechnet, und derart wird ein Wert, der der Bewegung des Kopfes entspricht, ausgegeben.

Fig. 5 ist eine Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Zieldarstellungsvorrichtung 5. Unter Bezugnahme auf Fig. 5, eine Zieltafel ist in einer Position vorgesehen, die im von dem Subjekt entfernt ist, auf welcher Tafel lichtemittierende Dioden 51-55 um 25º voneinander bezüglich des Subjektes in dem Zentrum verschoben angebracht sind. Die lichtemittierenden Dioden 51-55 werden in der Reihenfolge 0º T 25º T 0º T 50º T 0ºT -25º T 0º T -50º T 0º als Reaktion auf die Befehle von dem in Fig. 1 gezeigten Berechnungsabschnitt 1 erleuchtet.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die das Prinzip des Kopfkoordinatensystems mit dem Subjekt in dem Zentrum zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 6, das Kopfkoordinatensystem, das durch den Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3 ermittelt wird, wird beschrieben. Das Kopfkoordinatensystem weist zwei Systeme, d.h. ein XY-Koordinatensystem, das durch die transiatorische Bewegung des Subjektes bezüglich des Objektes der Beobachtung realisiert wird, wie in Fig. 6(a) gezeigt ist, und ein Polarkoordinatensystem, das auf der Rotationsbewegung des Kopfes basiert, wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist, auf. Der Betrag der Kopfbewegung in den entsprechenden Koordinatensystemen wird als (Hx, Hy, Hz), (Hψ, Hφ, Hθ) definiert. Bei dieser Ausführungsform wird die Richtung in Richtung des Objektes der Beobachtung durch die Y-Achse dargestellt, die horizontale Bewegung wird durch die X-Achse dargestellt, und die vertikale Bewegung wird durch die Z-Achse dargestellt, als ein Beispiel. Hφ stellt die Rotation der X-Achse dar, d.h. die Bewegung des Nackens von jemanden nach oben oder nach unten. Hθ stellt die Rotation der Y-Achse dar, d.h. die Bewegung des Neigens des Nackens von jemanden einmal von der linken Schulter zu der rechten Schulter. Hψ stellt die Rotation in der Z-Achse dar, d.h. die Rotation des Nackens von jemanden in der linken oder rechten Richtung.

Die Sehlinie ändert sich durch die horizontale Bewegung des Kopfes (Hx, Hy, Hz), und wenn diese Bewegung in dem Äquivalent des Rotationswinkels des Augapfels (Ex, Ey) geändert wird, werden die folgenden Gleichungen erhalten.

wobei D: Abstand von dem Objekt zu dem Starrpunkt.

Wenn der Nacken um Hθ zu der linken Schulter oder zu der rechten Schulter geneigt wird, rotiert die Koordinate des Augenbewegungssystems. Darum muß das um Hθ geneigte Augenbewegungskoordinatensystem (Xe, Ye) in das Koordinatensystem (Xe', Ye'), das orthogonal zu dem originalen Objekt der Beobachtung ist, geändert werden.

Die Bewegung der Sehlinie (Xh, Yh), die durch die Kopfbewegung realisiert wird, wird durch die folgenden Gleichungen (5) und (6), die aus den Gleichungen (1) und (2) abgeleitet sind, dargestellt.

Xh = Ex + Hψ ...(5)

Yh = Ey + Hφ ...(6)

Darum wird die Bewegung der Sehlinie (Vx, Vy), die die Kopfbewegung in Betracht zieht, durch die folgenden Gleichungen (7) und (8), aus den Gleichungen (3) bis (6) repräsentiert.

Vx = Xe' + Xh ...(7)

Vy = Ye' + Yh ...(8)

Durch Verwenden der obigen Gleichungen (7) und (8) kann die gewöhnliche Bewegung der Sehlinie von jemanden, die durch Kombinieren der Kopfbewegung und der Augenbewegung bewirkt wird, reproduziert werden.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die Fig. 8 bis 12 zeigen Beispiele einer Anzeige in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-12, ein spezifischer Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. In Schritt (in den Zeichnungen einfach durch SP bezeichnet) SP1, der Berechnungsabschnitt 1 in Fig. 1 hat die Zieldarstellungsvorrichtung 5 in derselben Figur, welche das Ziel dem Subjekt darstellt. Genauer gesagt, der Berechnungsabschnitt 1 beleuchtet die lichtemittierenden Dioden 51-55 in der Reihenfolge von, z.B., 0º T 25º T 0º T 50º T 0º T -25º T 0º T -50º T 25 T 0º, wie in Fig. 5 gezeigt ist, aufeinanderfolgend. Zu dieser Zeit ermittelt der Augenbewegungsdetektionsabschnitt 2 die Augenbewegung des Subjektes und legt die Daten der Augenbewegung an den Berechnungsabschnitt 1 an. Der Kopfbewegungsdetektionsabschnitt 3 ermittelt die Kopfbewegung und legt die Daten der Kopfbewegung an den Berechnungsabschnitt 1 an. In Schritt SP2 nimmt der Berechnungsabschnitt 1 den Betrag der Kopfbewegung (Hx, Hy, Hz) und Hψ, Hφ, Hθ des Kopfkoordinatensystems, das oben unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben worden ist, als die Daten der Kopfbewegung, und in Schritt SP3 nimmt er das Augenkoordinatensystem (Xe, Ye) als die Daten der Augenbewegung. In Schritt SP4 bewirkt der Berechnungsabschnitt 1 eine Berechnung der Gleichungen (1) bis (8), die oben beschrieben worden sind, in jeder der Abtastperioden i, i+1, i+2 .... Derart werden Hψi, Hφi, Hθi, Hxi, Hyi, Hzi, X'ei, Y'ei, Vxi und Vyi für jede Abtastperiode erhalten.

In Schritt SP5 berechnet der Berechnungsabschitt 1 die Ortskurve der Sehlinie, die Ortskurve der Augenbewegung, die Ortskurve des Winkels der Kopfrotation und die Ortskurve der translatorischen Bewegung des Kopfes. Genauer gesagt, der Berechnungsabschnitt 1 verbindet die Sehlinie (Vxi, Vyi) und (Vxi+1, Vyi+1) in der Abtastperiode i und berechnet die Ortskurve der Sehlinie. Des weiteren verbindet der Berechnungsabschnitt 1 die Ortskurve der Augenbewegungen (X'ei, Y'ei) und (X'ei+1, Y'ei+1) in der Abtastperiode i, um so die Ortskurve der Augenbewegung zu berechnen. Des weiteren berechnet der Berechnungsabschnitt 1 die Ortskurve der Winkel der Kopfrotation (Hψi, Hφi), (Hψi+1, Hφi+1) in der Abtastperiode i, um so die Ortskurve der Winkel der Kopfrotation zu berechnen. Der Berechnungsabschnitt 1 verbindet durch eine Ortskurve die translatorischen Bewegungen des Kopfes (Exi, Eyi) und (Exi+1, Eyi+1) zum Liefern einer Ortskurve der translatorischen Bewegung des Kopfes.

Der Berechnungsabschnitt 1 berechnet Geschwindigkeiten der verschiedenen Komponenten in Schritt SP6. Die Geschwindigkeit V&sub1; der Sehlinie wird durch die folgende Gleichung (9) berechnet, wobei Ts die Abtastperiode darstellt.

Die Geschwindigkeit V&sub2; der Augenbewegung wird durch die folgende Gleichung (10) berechnet:

Die Geschwindigkeit V&sub3; des Winkels der Kopfrotation wird durch die folgende Gleichung (11) berechnet:

Die Geschwindigkeit V&sub4; der translatorischen Bewegung des Kopfes wird durch die folgende Gleichung (12) berechnet:

Die Ortskurve a der Sehlinie, die Ortskurve b der Augenbewegung, die Ortskurve c des Winkels der Kopfrotation und die Ortskurve d der translatorischen Bewegung des Kopfes, die in der oben beschriebenen Art und Weise berechnet worden sind, werden in Schritt SP5 angezeigt, wie es in den Fig. 8(a)-(c) gezeigt ist, und die entsprechenden Geschwindigkeiten v&sub1;-v&sub4; werden in Schritt SP7 angezeigt, wie es in Fig. 8(d)-(i) gezeigt ist.

Eine Bezugnahme auf die Fig. 8, (a), (d) und (g) zeigt die Daten einer jungen gesunden Person. Fig. 8(b), (e) und (h) zeigen die Daten einer alten gesunden Person. Die Fig. 8(c), (f) und (i) zeigen die Daten eines Patienten, der an der Alzheimer Krankheit leidet. Die Fig. 8(a) bis 8(c) zeigen die Ortskurve a der Sehlinie, die Ortskurve b der Augenbewegung, die Ortskurve c des Winkels der Kopfrotation und Ortskurve d der translatorischen Bewegung des Kopfes, wobei die Zeitachse die Abszisse ist. Die Fig. 8(d), (e) und (f) zeigen die Geschwindigkeit v&sub1; der Sehlinie und die Geschwindigkeit v&sub2; der Augenbewegung, wobei die Zeitachse die Abszisse ist. Die Fig. 8(g), (h) und (i) zeigen die Geschwindigkeit v3 des Winkels der Kopfrotation und die Geschwindigkeit v&sub4; der translatorischen Bewegung des Kopfes, wobei die Zeitachse die Abszisse ist. Wie aus Fig. 8(c) offensichtlich ist, ist die Wellenform (c+d), die die Kopfbewegung des Patienten mit der Alzheimer Krankheit anzeigt, kleiner als diejenige der jungen gesunden Person, und wie in Fig. 8(f) gezeigt ist, sind die Spitze der Geschwindigkeit vi der Sehlinie und die Spitze der Geschwindigkeit v&sub2; der Augenbewegung des Patienten mit der Alzheimer Krankheit größer als diejenigen bei der jungen und bei der alten gesunden Person. Nämlich, es ist auf einen Blick zu erkennen, daß der Patient das Ziel nicht gerade erreichen kann, sondern daß er das Ziel durch einige Schritte erreicht. Abhängig davon, ob die schrittweise Augenbewegung, die aus den Fig. 8(a)-(c) zu sehen ist, oder die Anzahl der Spitzen der Geschwindigkeit der Augenbewegung, wie sie aus den Fig. 8(d)-(f) zu sehen ist, gleich zwei oder mehr ist, wobei der Durchschnitt der jungen gesunden Person gleich 1 ist, bestimmt der Berechnungsabschnitt 1, ob die Krankheit von dem Fortschreiten des Alters kommt, oder ob die Krankheit die Alzheimer Krankheit ist, und gibt das Ergebnis an dem Ausgabeabschnitt 4 in Schritt SP8 aus.

In Schritt SP9 berechnet der Berechnungsabschnitt 1 die Spitzengeschwindigkeit und die Durchschnittsgeschwindigkeit der Bewegung der Sehlinie, die durch Addieren von Abtastungen der Kopfbewegung und der Augenbewegung, die benachbart zueinander sind, auf der Zeitbasis erhalten wird, und zeigt das Ergebnis an dem Ausgabeabschnitt 4 an. Als ein Ergebnis wird die Spitzengeschwindigkeit in der Art und Weise, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, an dem Ausgabeabschnitt 4 angezeigt.

Des weiteren vergleicht der Berechnungsabschnitt 1 in Schritt SP10 die Geschwindigkeitsanisotropie der linken und der rechten Richtung. Fig. 9(a) ist ein Beispiel der Anzeige der Spitzengeschwindigkeiten von sechs jungen und alten gesunden Personen, d.h. A (24 Jahre alt), B (29 Jahre alt), C (35 Jahre alt), D (58 Jahre alt), E (67 Jahre alt) und F (75 Jahre alt). Fig. 9(b) ist ein Beispiel der Anzeige der Spitzengeschwindigkeiten von 7 Patienten, die an der Alzheimer Krankheit leiden. Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 9(a) und 9(b) offensichtlich ist, sind die Geschwindigkeiten in der linken und der rechten Richtung bei den jungen und gesunden Personen ungefähr gleichförmig, während die Geschwindigkeit in der rechten Richtung um ungefähr 50º/Sek bis 100º/Sek schneller als die Geschwindigkeit in der linken Richtung in der Gruppe der Patienten mit der Alzheimer Krankheit ist. Dieses wird als eine Referenz zum Unterscheiden der Alzheimer Krankheit verwendet, und das Ergebnis der Unterscheidung wird an dem Ausgabeabschnitt 4 ausgegeben.

In Schritt SP11 berechnet der Berechnungsabschnitt 1 die Durchschnittsgeschwindigkeitskomponente der Kopfbewegung und gibt das Ergebnis an dem Ausgabeabschnitt 4 in der in Fig. 10 gezeigten Art und Weise aus. Unter Bezugnahme auf Fig. 10, (a) und (c) sind Beispiele der gesunden Person, und (b) und (d) sind Beispiele eines Patienten, der an der Alzheimer Krankheit leidet. Wie aus Fig. 10 offensichtlich ist, haben die Patienten mit Alzheimer Krankheit, verglichen mit den jungen und alten gesunden Personen, eine niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit insbesondere in der Rotationskomponente der Kopfbewegung. Derart bestimmt der Berechnungsabschnitt 1 ob die Geschwindigkeit der Kopfbewegung in Schritt SP12 vermindert wird oder nicht, und unterscheidet die Alzheimer Krankheit von Problemen, die unter alten Personen weitverbreitet sind.

In Schritt SP13, nach der Starrpunktabtrennung, berechnet der Berechnungsabschnitt 1 die Kopfbewegung zwischen Starrpunkten, die Augenbewegung und die Amplitude und den Kopfanteil der Bewegung der Sehlinie, die durch Addieren der Kopf- und Augenbewegungen erhalten wird, und gibt das Ergebnis an den Ausgabeabschnitt 4 aus. Die Ergebnisse sind wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt. Fig. 11 zeigt ein Beispiel der Amplitude der Sehlinie, die durch Addieren der Kopfbewegung und der Augenbewegung zwischen Starrpunkten erhalten wird. Fig. 12 zeigt ein Beispiel des Kopfanteils bezüglich der Sehlinie, die durch Addieren der Kopfbewegung und der Augenbewegung zwischen Starrpunkten erhalten wird. Wie aus Fig. 11 offensichtlich ist, gibt es eine Unterschreitung von 20º oder mehr in dem Fall eines Patienten mit Alzheimer Krankheit verglichen mit der gesunden Person bezüglich eines Zieles, von, z.B. 50º, was bedeutet, daß das Starren unperfekt ist. Dementsprechend unterscheidet in Schritt SP14 der Berechnungsabschnitt 1 eine gesunde Person von einem Patienten mit Alzheimer Krankheit abhängig davon, ob das Starren unperfekt ist oder nicht. Die Bestimmung des Starrpunktes ist, z.B., in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 2-156199 offenbart, in der die Geschwindigkeit der Sehlinie als eine Referenz benutzt wird.

Wie aus Fig. 12 offensichtlich ist, vermindert sich der Kopfanteil in dem Fall von gesunden Personen so wie das Alter fortschreitet. Jedoch ist der Kopfanteil des Patienten mit Alzheimer Krankheit weiter vermindert und er ist so klein wie 20% oder weniger. Darum vergleicht in Schritt SP15 der Berechnungsabschnitt 1 das Verhältnis der Abnahme des Kopfanteils und bestimmt unter Bezugnahme auf das Verhältnis des Kopfanteils das Fortschreiten des Phänomens des Alterns und das Fortschreiten der Alzheimer Krankheit.

Wenn die Abläufe in den Schritten SP1-SP15 beendet sind, liefert der Berechnungsabschnitt 1 die Bestimmungen so, wie es in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist.

Tabelle 1 BESTIMMUNGSBLATT

Durch Verwenden eines Solchen Blattes für die Bestimmung kann der Doktor, unter Bezugnahme auf die gleichzeitig gelieferten Ergebnisse der Fig. 8 bis 12, das Fortschreiten des Phänomens des Alterns von dem Fortschreiten der Alzheimer Krankheit schnell unterscheiden.

Der Ausgabeabschnitt 4, der in Fig. 1 gezeigt ist, ist nicht auf eine CRT-Anzeige begrenzt, und die Ausgabe kann an eine Telefonschaltung über einen Drucker oder ein Modem geliefert werden.

Wie oben beschrieben worden ist, werden in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einem Subjekt Ziele dargestellt, die Augenbewegung des Subjektes zu dieser Zeit wird ermittelt, die räumliche Bewegung der Sehlinie des Subjektes wird als Reaktion auf die ermittelte Ausgabe berechnet und es wird bestimmt, ob die Krankheit auf die Gehirnfunktion bezogen ist oder nicht. Darum kann durch Bezugnahme auf die Bewegung der Sehlinie die Alzheimer Krankheit sofort von der zerebrovaskulären Krankheit unterschieden werden, und diese Erfindung ist in dem Feld der klinischen Diagnose und in dem Feld der Rehabilitation vielversprechend.


Anspruch[de]

1. Medizinische Diagnostikvorrichtung, die eine Sehlinien-Detektion verwendet, zur Diagnose einer Krankheit, die sich auf eine Gehirnfunktion bezieht, durch Ermitteln der Sehlinie eines Subjektes, die aufweist:

ein Augenbewegungsdetektionmittel (2) zum Ermitteln einer Augenbewegung des Subjektes,

ein Zieldarstellungsmittel (5) zum Darstellen eines Zieles für das Subjekt, ein Berechnungsmittel (1), das auf eine Ermittlungsausgabe von dem Augenbewegungsdetektionsmittel, während das Subjekt auf ein durch das Zieldarstellungsmittel dargestelltes Ziel starrt, reagiert, zum Berechnen einer räumlichen Bewegung der Sehlinie des Subjektes, und

ein Ausgabemittel (4) zum Ausgeben der Bewegung der Sehlinie, die durch das Berechnungsmittel berechnet ist, und von Information, die anzeigt, ob die Krankheit auf die Gehirnfunktion bezogen ist oder nicht, dadurch gekennzeichnet,

daß das Berechnungsmittel (1) ebenfalls eine Komponente der Geschwindigkeit der räumlichen Bewegung der Sehlinie des Subjektes berechnet, um zu bestimmen, ob die Krankheit auf eine Gehirnfunktion bezogen ist oder nicht, und daß die Information auf der Basis der Komponente der Geschwindigkeit der Sehlinie erhalten wird.

2. Medizinische Diagnostikvorrichtung, die eine Sehlinien-Detektion verwendet, nach Anspruch 1, die weiter

ein Kopfbewegungsdetektionsmittel zum Ermitteln einer Kopfbewegung des Subjektes aufweist, bei der

das Berechnungsmittel ein Mittel, das auf eine Ermittlungsausgabe von dem Kopfbewegungsdetektionsmittel, während das Subjekt auf das Ziel starrt, und auf die Ermittlungsausgabe von dem Augenbewegungsdetektionsmittel reagiert, zum Ermitteln der räumlichen Bewegung der Sehlinie des Subjektes zum Ausgeben des Ergebnisses an das Ausgabemittel aufweist.

3. Medizinische Diagnostikvorrichtung, die eine Sehlinien-Detektion verwendet, nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Zieldarstellungsmittel ein Mittel (51-55) zum Darstellen von Zielen aus unterschiedlichen Winkeln bezüglich des Subjektes aufweist.

4. Medizinische Diagnostikvorrichtung, die eine Sehlinien-Detektion verwendet, nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Berechnungsmittel ein Mittel, das auf die Ermittlungsausgabe von dem Kopfbewegungsdetektionsmittel reagiert, zum Berechnen der Rotationsgeschwindigkeitskomponente der Kopfbewegung des Subjektes zum Ausgeben des Ergebnisses an das Ausgabemittel aufweist.

5. Medizinische Diagnostikvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Berechnungsmittel ein Mittel, das auf die Ermittlungsausgabe von dem Kopfbewegungsdetektionsmittel reagiert, zum Berechnen der Translationsgeschwindigkeitskomponente der Kopfbewegung des Subjektes zum Ausgeben des Ergebnisses an das Ausgabemittel aufweist.

6. Medizinische Diagnostikvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Berechnungsmittel ein Mittel, das auf die Ermittlungsausgabe von dem Augenbewegungsdetektionsmittel reagiert, zum Berechnen der Geschwindigkeitskomponente der Augenbewegung des Subjektes zum Ausgeben des Ergebnisses an das Ausgabemittel aufweist.







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