眼球運動障害の診断ツールとしてのアイトラッキング-眼振の考察

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メルボルン大学検眼・視覚科学部で行われたこの研究は、眼球運動障害、特に眼振に焦点を当て、確立された診断ツールとしてアイトラッキングを使用する可能性に焦点を当てたものである。

背景

この研究は、オーストラリアのメルボルン大学検眼・視覚科学科で、ラリー・アベル博士と彼のチームによって行われた。この研究は、眼球運動障害、特に眼振に焦点を当て、確立された診断ツールとしてアイトラッキングを使用する可能性に焦点を当てたものである。

何年も前から "副業 "として臨床テストを行ってきた研究室は、この目的のためにトビーのアイトラッカーを使って試行錯誤を行った。成功すれば、質の高い眼振評価やその他の眼球運動検査を提供できるようになり、教育クリニックで紹介元の臨床医が利用できるようになる。それはまた、眼振検査を当科の臨床活動の新たな定期的な一部とし、視能訓練士がアイトラッキングを標準的かつ通常の臨床ツールとして目にすることに一歩近づくことを意味する。

目的

この試験研究の目的は、眼振やその他の障害を評価するための臨床施設を開発することが可能かどうかを調べることであり、最終的には専門性の低い臨床医でも運営できるようにすることである。主な焦点は眼振の識別と特徴づけであるが、今後の研究では、理想的には以下の評価能力も対象とする。 サッカード眼球運動と平滑追従眼球運動より定量的に評価できるようになることが理想である。

最初の目標は、臨床医が検査を実施し、その結果をこの研究の著者たちのような専門家が評価できるようになることだろう。より長期的な目標は、より多様な背景を持つユーザーが利用できる、より自動化されたスクリーニング手段の開発に挑戦することだろう。

眼振の適切な評価とサッケードの定量的評価には、良好な眼球運動の記録が不可欠である。

方法

実験室でのトライアルでは、主に以下のものが比較された。
トビ・アイトラッカーと古いマイクロガイド1000四肢トラッカーとの比較である。これは1960年代にさかのぼる古典的なアナログ技術で、光電子工学を使って虹彩の縁の水平方向の動きを検出する。また、TobiiアイトラッカーやSRリサーチのEyelink IIとの比較も行われた。研究室ではSMIの高速HEDシステムも使用しているが、単眼式であるため、この種の評価には使用していない。臨床検査と病歴聴取は常に眼球運動記録の前に行われ、その結果が記録セッションの指針となることが多い。アイトラッキングは、最初の臨床的印象を確認、補強、あるいは反論するために使用される。

アイトラッキングテストは、患者が視野全体にわたって、水平方向と垂直方向のさまざまな目標位置を固視するものである。出現する波形は特定され、先天性眼振（先天性眼振の場合はどの波形か）または後天性眼振に分類される。安定した小窩形成期間（もしあれば）の定量化は、必要な場合に実施される。これらの眼振期間は、患者の潜在的な視力を決定する上で重要な要素となる可能性があり、良好な時間分解能と空間分解能の両方を持つ眼球運動記録でのみ観察することができる。

この種のテストに対する現在の実験室での慣行は、現在使用されているTobiiアイトラッカーからデータをエクスポートするか、マイクロガイドの四肢トラッカーからデータをデジタル化し、Matlabに入力して表示・定量化することである。Pro TX300アイトラッカー用のSDKの新しいMatlabインターフェイスはまだ開発中であり、試験の時点では利用できなかったため、この研究のために特定のMatlabルーチンは開発されなかった。その代わりに、生データを使用し、既存の Matlab ルーチンで処理して関連波形を取得した。

アイトラッキング—臨床診断のための高い可能性を秘めたツール

試用期間中に興味深い結果が出た：

臨床症状が曖昧な場合、アイトラッキング記録のみが先天性眼振と後天性眼振を区別することができる。また、先天性眼振と潜在性/顕在性眼振を区別することもできます。—、これらの関連疾患は異なる方法で管理されます。波形の定量化は、可能な限り最良の視覚的転帰を予測するためにも使用できる。眼振以外にも、多発性硬化症の一般的な徴候である軽度核内性眼筋麻痺の識別や重症筋無力症の識別に、サッカード評価を使用することができます。

いくつかのケースでは、トビー・アイトラッカーは、他の方法では得ることが困難であった診断波形情報を提供しました。さらに、Pro TX300の潜在的な利点は、Tobii Pro Studioの使いやすさであり、臨床スタッフが評価を行うためのトレーニングを受け、必要に応じて専門家が評価を行うことができます。

上の図では、水平方向に視線誘発眼振が見られ(青い軌跡)、直線的または減少速度の遅相成分が見られる。患者が側方視線から中央を振り返ると（矢印）、原位での眼振が反対方向に拍動していることに注目してください。これは反跳性眼振と呼ばれ、先天性眼振として報告されたことはない。また、これらの図で重要なのは（辺縁追跡器では利用できない）垂直方向の眼位痕跡です。ここでは、この患者の水平成分がどの方向であっても、持続的なダウンビート眼振があることがわかる。この患者は先天性眼振があるとして検査室に紹介されましたが、上記の記録はこの良性疾患とは多くの点で異なっており、その結果、さらなる臨床評価と綿密な経過観察が勧められました。

しかし、現状では、眼振検査において臨床的に重要ないくつかの評価は困難か不可能であった。これらには次のようなものがある：

• 両眼録画による単眼キャリブレーション（つまり、片眼の視界を遮ってもその行動を記録できるようにすること）。一旦録画が開始されると、オクルージョンを交互に行い、その効果を観察することができる。*

• オペレーターによるターゲットの位置とタイミングの選択

• 眼球位置のリアルタイムモニタリング

• 眼位データにターゲット位置と手動マーカー・トリガーを追加する手段。

*この研究が実施された後、Tobii Calibration and Verification tool が利用可能になりました。Tobii Calibration and Verification toolは、眼振、斜視、弱視などの眼科疾患のスクリーニングや診断のために、被験者の視線パターンのずれ角度を測定し、報告するアプリケーションです。このツールは、例えば、参加者の治療のリハビリテーションの進行中に、眼球運動の測定を可能にします。このツールは、ソフトウェア（Windows上で動作）と赤外線を発信するオクルーダーで構成されています。

結論

現在の最初の目標は、ほとんどの臨床医が操作できるシステムを作ることですが、それでも結果を評価するためには専門医の入力が必要です。より長期的な目標は、自律的に波形を分類し、可能であれば定量化できるニューラルネットワークベースのエキスパートシステムを開発することである。これは電気診断学と並行するものであり、このような検査をはるかに広く利用できるようにするものである。実装には、電気工学／コンピューターサイエンスのバックグラウンドを持ち、信号処理の専門知識を持つ博士課程の学生を採用する必要がある。

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