测试视觉的制作方法

专利名称：测试视觉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测试视觉(例如视野)的系统和方法。本发明特别适合测试
儿童的视野。
背景技术：
视野缺陷的检测在具有脑视觉损伤、脑瘤以及增高的颅内压的儿童的管理中至关 重要。同样还需要一种可靠且灵敏的方法来监视采用了针对癫痫症的Vigabatrin的儿童 的视野的改变。不幸地是，大多数现有的视野测量方法不适合儿童。由于在常规测试中儿 童的学习任务和提供适当响应的能力减弱，因此对于视野测量来说，儿童对成人有不同的 需要和要求。儿童还由于缺乏对测试方法的理解以及他们较短的注意广度而更不愿意配合 领lj试。 在成人中，大多数标准视野测试方法的可靠性依赖于在测试中被测试者学习让他 们学习的任务的能力。两个主要的任务是注视中心目标，以及例如当他们在他们的视野中 看到光剌激物时通过按动按钮来进行指示。为了当在他们的视野中存在剌激物时保持对中 心目标的持续注视，被测试者需要刻意努力阻止他们的自然响应以注视剌激物，从而防止 失去对中心目标的注视。阻止对视野中的光剌激物所触发的自然扫视反应对于儿童特别是 五岁以下的儿童来说难度更大。 认识到该困难，很多组织已经在寻找更好的儿童视野测量方法。视野测量方法可 以宽松地分为运动和静态视野测量。如Quinn GE，FeaAM，Minguini N."Visual fields in 4_to 10_year_old children usingGoldma皿and double-arc perimeters. ，， J. Pediatr. Ophthalmol. Strabismus1991 Nov-Dec ;28(6) :314-319中所描述的，用于儿童的更普遍的 方法是运动和双弧形视野测量。运动视野测量给予测试者一些控制和自由，从而具有适应 儿童的年龄和成熟度的优点。然而，缺点是需要儿童在测试期间维持对中心目标的持续注 视方面的合作。另一缺点是测试的结果依赖于测试者的技巧和知识，这意味着它们不能用 来提供用于串行比较研究的定量数据。另一方面，使用视野计的自动化静态视野测量(ASP) (如，Humphrey视野分析器)允许对可以用于串行比较的定量数据进行测量。然而，依然要 求儿童对中心目标的持续注视。 两个组织已经尝试使用Octopus 2000R视野计来修改ASP测试，以使其更适合儿 童。如文章"Feasibility of automated visual fieldexamination in children between five and eight years of age "Br. J. Ophthalmol. 1996 J皿s80(6) :515-518， Safran等中 所述描述的，使用一种针对渐进熟悉而特别设计的程序以及定制的"二级"策略。对于五岁 的儿童来说平均测试持续时间是每只眼球十三分钟，对于八岁的儿童来说平均测试持续时 间是每只眼球七分钟。发现该策略适合八岁及八岁以上的儿童。对于七岁和七岁以下的儿 童来说，初级熟悉阶段是强制性的。"Automated visual field examination in children agedfive to eight years. Part I -Experimental validation of a testing procedure: Vision Res. 1998Jul ;38(14) :2203-2210描述了一种精细的四或五阶段过程，具有与定制的软件策略一起使用的测试试验以及将"小熊"用作中心注视目标的视野计。发现该方法适合六岁及六岁以上儿童。尽管这两种方法都具有捕获试验以检测错误肯定和错误否定响应的优点，但是所使用的冗长且精细的训练和熟悉阶段在繁忙的临床设置中可能并不实用。
近些年，使用具有LCD屏幕的个人计算机的新的视野测量方法已经用于儿童例如，Rarebit视野测量以及高通分辨率(HPR)视野测量。Rarebit视野测量使用动态且移动的注视目标，该注视目标增强注视。要求被测试者根据运动的注视目标中感知点的数目通过单或者双鼠标点击来进行响应。这是一种动态测试，因为可以调整步调以适应被测试者的反应时间，从而允许他们感觉更能控制整个过程。测试持续时间可以根据所需信息类型来改变，并且在从少于1分钟到5分钟的范围内改变。由于Rarebit视野测量模仿了计算机游戏，因此它在儿童中很受欢迎。另一个优点是它不要求使用头枕或者吸引儿童的球形物。Rarebit视野测量的一个缺点是错误肯定响应速率高，这减少了该方法的可靠性。此外，被测试者需要处理相当复杂的运动技巧以适当地作出响应。 高通分辨率(HPR)视野测量使用个人计算机、监视器以及不同大小的环形高通空间频率过滤目标。类似于Rarebit视野测量，由于HPR视野测量对于儿童来说表现得像娱乐游戏，因此它很受欢迎。测试持续时间是五分钟并且适合五岁和五岁以上的儿童。类似于Rarebit视野测量，HPR视野测量不使用头枕并且将测试的步调调整为适应被测试者的当前反应时间。然而，HPR的缺点是需要在测试期间连续注视中心目标。
上面描述的所有视野测量方法都依赖于主观的患者响应。 一种测量视野的客观方法是多焦视觉诱发电位(m-VEP)。该方法包括将电极放在头皮上并且在向视网膜呈现光或者图案剌激物之后记录来自枕骨皮层的电活动。这需要被测试者作出最小合作，因此最适用于儿童。对于m-VEP，针对一只眼球的测试持续时间是四分钟。然而，M-VEP具有固有的缺点。存在枕骨皮层折叠的个体间解剖学变化，该变化使得视野响应的皮层映射几乎不可能校准。被测试者还需要在测试期间维持对中心目标的持续注视。对于儿童来说更重要得是，在测试期间用双极性跨枕骨隆突电极(bipolar occipital inion straddle electrodes)来抑制被测试者的运动。不是所有儿童都可以忍受该设备。 ASP是选择用于成人的视野评估方法。然而，该方法对于九岁以下的儿童不太可靠。对儿童执行ASP的研究工作已集中于研究对儿童使用当前成人视野测量技术的可行性。在开发了用于提供更快测试时间的算法(如，SITA Fast和TOP)之后，调查研究对儿童使用这些技术。然而，能够产生可靠结果的最年轻年龄依然仅在七到八岁的区域中。针对特定技术的训练和熟悉策略已被视为提高可靠性的途径，这已经显示出一些成功。然而，这依然没有解决在对儿童执行ASP中所固有的重要问题。 US 5，459，536描述了一种自动化视野测量系统，其中可以测试患者的视野。这需要将患者的头部限制在非常受限制的位置上。US4， 059， 348描述了另一种视野测试系统，但是同样地必须将患者的头部保持在固定的位置。在两种情况中，对于严格限制患者头部运动的要求使得这些系统不适合年幼的儿童。 Nunokawa等人已经提出了一种使用扫视眼球运动作为索引的视野测量方法，参见"Development of an Objective Automatic PerimetryUsing Saccadic Eye Movement",International Congress Series 1282 (2005) 585-589，以及"The Influence of Fixationon New Visual FieldMeasurement Using Saccadic Eye Movement，，， InternationalCongressSeries 1282(2005)674-687。该方法包括向用户呈现视觉剌激物并且跟踪患者眼 球的运动作为对该剌激物的响应。使用剑桥研究系统(Cambridge Research Systems)提 供的眼球跟踪器工具箱(EyetrackerToolbox)来进行眼球跟踪。该眼球跟踪器工具箱具有 安装于刚性EyeLock 头枕上的视频眼球跟踪器模块。使用中，患者必须将头放在头枕上， 使得眼球跟踪器可以跟踪眼球运动。尽管使用患者眼球的运动来测量视野范围具有显著的 优点，但是当涉及儿童或者具有学习障碍的人时，要求限制头部运动可能是有问题的。
GB 2， 096， 791描述了一种用于确定视野的系统，其中患者必须佩戴具有集成屏幕 的、安在头上的头盔。在该屏幕上的不同位置处示出不同的形状，屏幕与患者眼球的距离是 固定的，使得可以测试患者的视野。W0 99/22638描述了一种用于通过使用与眼球跟踪系统 相连的护目镜跟踪眼球运动来测试患者视野的系统。尽管在这些系统中，允许患者有某种 程度的头部运动，但是当涉及儿童或者具有学习障碍的人时，要求患者在头上佩戴某种形 式的测量设备可能是有问题的。

发明内容
根据本发明的一方面，提供一种用于测试视野的系统，包括显示器，用于呈现视 觉剌激物；眼球跟踪器，用于在不要求患者佩戴任何跟踪设备的情况下跟踪该患者的至少 一个眼球的运动以确定凝视点及其在三维空间中的位置；用于将显示器上剌激物的位置改 变一定量的装置，该量是所跟踪的患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数，以 及用于使用剌激物的位置改变以及响应于所述位置改变的任何所跟踪的眼球运动来评估 患者的视野的装置。 使用眼球跟踪器布置使得患者可以自由运动，所述眼球跟踪器布置可以在不要求 患者佩戴眼球跟踪设备的情况下在大范围的头部位置上跟踪眼球运动。同时，通过跟踪患 者眼球的3D位置，可以确保测试准确度。因此，可以显著提高患者的舒适度以及对测试的 顺从性，同时确保高级别的测试可靠性。这对于测试年幼儿童的视野来说很重要。由于测 试视野可以提供对不同情况(例如，青光眼)的早期指示，因此测试视野是非常有用的。
该系统还包括用于作为患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数来改 变所呈现的剌激物的大小，使得以恒定的角大小来呈现剌激物的装置。 该系统还包括用于作为患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数来改
变所呈现的剌激物的形状，使得以恒定的角形状来呈现剌激物的装置。 优选地，该眼球跟踪器具有10cmX10cmX10cm的最小头部位置容限，例如，
20cmX 10cmX20cm(水平X垂直X与跟踪器的距离)。 优选地，眼球跟踪器提供用于计算每个眼球相对于眼球跟踪器在空间中的3维位 置的数据。 优选地，眼球跟踪器包括Tobii Technology提供的集成眼球跟踪组件，或者由 Tobii Technology提供的集成眼球跟踪组件构成。 该系统可以适于呈现第一剌激物；捕获针对该第一剌激物的凝视数据；呈现第二 剌激物，以及测试患者是否已经看到该第二剌激物。 确定患者是否已经看到第二剌激物的测试可以包括将患者的眼球移动的方向跟 与第一剌激物和第二剌激物之间的线相关联的矢量方向进行比较。在方向实质上相同或者在预定极限之内相同的情况下，假定患者可以正在看第二剌激物。在该情况中，该测试还可以包括将第一注视点和第二注视点之间的角距离与第一和第二剌激物之间的角距离进行比较。在这些距离相同或者在预定极限之内相同的情况下，假定患者正在看第二剌激物。
该系统可操作用于测量视觉敏锐度、颜色视觉、对比度灵敏度以及颜色对比灵敏度中的至少一个。为此，可以提供用于改变两个剌激物之间的间隔以测试视觉敏锐度、和/或改变所呈现的剌激物的颜色以测试颜色、和/或改变剌激物的对比度以测试对比敏感度的装置。 根据本发明的另一方面，提供一种优选地在数据载体或计算机可读介质上的计算机程序或者计算机程序产品或者一种处理器，包括用于执行下述步骤的代码或者指令在显示器上呈现视觉剌激物；接收来自眼球跟踪器的、与患者眼球的三维位置相关的数据；将显示器上剌激物的位置改变一定量，该量是所跟踪的患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数，是以作为所跟踪的三维位置和预定角大小的函数的大小来显示的，以及使用剌激物的位置改变以及响应于所述位置改变的任何所跟踪的眼球运动来评估患者的视野。 该程序/产品/处理器可以适于对屏幕上剌激物的位置进行重定位，以及使用眼球跟踪信息来确定患者是否正在看处于新位置的剌激物。 该程序/产品/处理器可以适于呈现第一剌激物；捕获针对该第一剌激物的凝视数据；呈现第二剌激物，以及测试患者是否已经看到该第二剌激物。 确定患者是否已经看到第二剌激物可以包括使用眼球跟踪信息将患者眼球移动的方向跟与第一剌激物和第二剌激物之间的线相关联的矢量方向进行比较。在方向实质上相同或者在预定极限之内相同的情况下，测试还包括将第一注视点和第二注视点之间的距离与第一和第二剌激物之间的距离进行比较。在这些距离相同或者在预定极限之内相同的情况下，确定患者正在看第二剌激物。 该程序/产品/处理器可以被配置为确定在示出第一剌激物、删除该剌激物以及显示第二剌激物之间的时间、以及患者对剌激物的改变进行响应的时间。然后可以使用该时间信息来至少部分地识别患者是否正在对剌激物进行响应。 根据本发明的另一方面，提供一种用于测试视野的系统，包括显示器，用于呈现
视觉剌激物；眼球跟踪器，用于在不要求患者佩戴任何跟踪设备的情况下跟踪患者的至少
一个眼球的运动以确定该眼球在三维空间中的位置；用于改变显示器上剌激物的位置的装
置；用于使用显示器上剌激物的位置以及患者眼球的三维位置来确定与剌激物的新位置相
关联的视野位置的装置，以及用于使用剌激物的位置改变、所确定的视野位置、以及响应于
所述位置改变的响应的任何所跟踪的眼球运动来评估患者的视野的装置。 根据本发明的另一方面，提供一种用于测试视觉的系统，该系统包括用于呈现视
觉剌激物的显示器；用于引起剌激物改变的装置；用于跟踪患者眼球运动的眼球跟踪器，
以及用于监视剌激物的改变以及任何相应的所跟踪的眼球运动来评估患者视觉的装置，其
中，用于引起视觉剌激物改变的装置可操作用于分别或者同时改变剌激物的位置、剌激物
的颜色、剌激物的对比度中的两个或者更多。这样，提供了一种用于进行多个不同类型的眼
球测试的简单且有效的系统。 可以呈现两个或者更多剌激物，并且用于引起改变的装置可操作用于改变剌激物的间隔，从而允许测量视觉敏锐度。


现在将参考附图仅以示例的方式来描述本发明的不同方面，其中
图1是示出了用于测量视野的系统的示意图； 图2示出了与所呈现的剌激物的位置相关的与测试屏幕的距离效果；
图3示出了与所呈现的剌激物的大小相关的与测试屏幕的距离效果；
图4(a)是示出了作为视野角的函数的方向偏离极限的图；
图4(b)是示出了作为视野角的函数的角距离偏离极限的图；
图5是测试视野范围的过程的流程图，以及
图6是用于注视改变特性测试的子例程的流程图。
具体实施例方式
图1示出了用于测量周边视觉的系统10。该系统10 :具有个人计算机，该个人计 算机具有处理器11以及用于呈现视觉剌激物14(典型地，圆形剌激物)的屏幕12 ;以及用 于当在患者的视野的周边呈现剌激物14时跟踪扫视眼球运动的眼球跟踪系统16。在处理 器中包括软件，所述软件用于对屏幕上剌激物的呈现加以控制以及使用该剌激物的已知位 置和来自眼球跟踪模块的信息来确定患者是否正在观看剌激物。患者(典型地，儿童)需 要做的唯一任务是当他看到剌激物时按照他的自然反应来注视感兴趣的剌激物14。通过监 视扫视眼球运动，系统能够检测眼球凝视位置的改变。扫视眼球凝视运动的矢量指示了患 者是否感知到剌激物14。剌激物14的呈现与儿童的响应之间的时间间隔还可以用于确认 眼球扫视运动是对所呈现的周边剌激物14的反应。 可以使用任何合适的眼球跟踪系统，只要它能够在大范围(理想地，20X 10X20cm 的范围)的头部位置上跟踪眼球运动，并且能够提供用于计算每个眼球相对于眼球跟踪器 在空间中的3维位置的数据，同时不要求患者佩戴任何形式的安装在头部的设备或者让患 者头部处于固定位置。在优选示例中，使用由Tobii提供的眼球跟踪系统。该眼球跟踪系 统具有30X 15X20cm的头部位置容限，并且可以检测儿童眼球与眼球跟踪器的距离以及 眼球在摄像机视野中的位置，从而允许通过当前注视点来计算眼球的三维位置。这对于计 算要在哪里显示剌激物以评估任何特定的视野角来说很重要。该设备不需要位置校准，所 以儿童可以在检测场中自由移动。此外，该设备提供了良好的凝视数据准确度以及实时检 测眼球的非常快速的移动的能力，并且不要求被测试者在他们的头上佩戴任何设备。这允 许头部自由运动，这对于儿童来说明显是有好处的。此外，眼球跟踪器没有运动的部件并且 本身非常不显眼，这一点也是很重要的，因为儿童可以容易地被分散注意力。
为了允许计算针对正在评估的任何特定视野点的适当屏幕位置，必须已知每个眼 球相对于显示屏幕在3维空间中的位置。Tobii眼球跟踪器提供了实时数据，该实时数据给 出了每个眼球与眼球跟踪器摄像机的距离以及每个眼球在摄像机视野中的位置。这允许实 时计算每个眼球相对于显示屏幕上任何点的3D位置，并且提供了一种在任何时刻并且针 对正在评估的任何特定视野点来确定要在屏幕上呈现的剌激物的正确大小和位置的方法。
图2示出了正在评估的视野点的屏幕位置是如何依赖于被测试者的眼球相对于显示的3D位置的。图2示出了允许以角度e测试患者的视野的两个示例(a)和(b)。在 每一个情况中，9保持不变，但是第二剌激物(S2)的位置作为患者眼球相对于屏幕的位置 的函数而改变。因此，为了确保以特定角度来精确测量患者的视觉，必须仔细地监视每个眼 球在空间中的3D位置，使得可以将剌激物定位并且正确地与正在评估的特定视野点相关 联。 不仅作为患者眼球位置的函数来改变剌激物的位置，还必须根据被测试者的眼球 离开屏幕的距离来改变在屏幕上显示的剌激物的实际大小。这是由于在测试期间必须针对 所有视野点保持角剌激物大小恒定。因此，如图3所示，还根据患者眼球的位置来改变该大 小。 可选地，该系统还适于考虑以下事实为了测试视野点而显示的剌激物可能并不 直接在患者的前面，为此系统可以作为患者眼球相对于显示屏幕的三维位置以及要测试的 视野位置的函数来改变所呈现的剌激物的形状，使得以恒定角形状来呈现剌激物。例如，在 测试剌激物是圆形并且显示屏幕是平的的情况下，如果剌激物不直接在患者前面，则呈现 在屏幕上的形状可以实际上是椭圆形，使得当从某个角度观看时，所感知到的是圆形。
当在显示屏12上与被测试者视野中的不同点相对应的不同位置示出剌激物14 时，监视被测试者眼球凝视的响应。 一种算法基于眼球凝视运动的方向和长度以及该运动 的时间，来判定被测试者是否能够看到新的剌激物。如果被测试者在他们的周边视觉看到 东西，则自然响应是凝视它。如果没有看到该点，则眼球凝视位置可能没有改变或者没有搜 索眼球凝视运动。该算法基于在呈现新的视野点剌激物之后立刻进行的任何注视改变的方 向和角长度，来自动地实时区分这些响应。将注视点的矢量改变直接与剌激物的屏幕位置 的矢量改变进行比较，以判定被测试者是否能够看到剌激物。 实际上，即使当注视改变确实与所显示的剌激物相关时，注视点的矢量改变与剌 激物的屏幕位置的矢量改变之差也存在自然变化。因此，重要的是在将剌激物分类为"看不 见的"之前知道多大的差异是可接受的。为了处理该问题，在用于进行该判定的算法中所使 用的参数基于从很多被测试者收集来的数据，并且依赖于正在评估的视野角的大小。在图 4中示出了相比较的两个矢量的方向和角长度的差异的极限的示例。 图5示出了一种测试视野的方法中的步骤。实际上，该方法是使用运行在处理器 /个人计算机上的计算机程序来实现的。典型地，单独测量患者的每个眼球并将结果进行 平均，尽管这并不重要。在测试的开始，在屏幕12的中心显示剌激物14以使患者注视中心 点。当显示剌激物14时，眼球跟踪器16捕获眼球凝视数据以验证患者是否确实凝视剌激 物14。如果凝视数据表明患者没有注视正确的点，则捕获其它的凝视数据。重复该过程直 到系统确信患者正在看新剌激物14为止。如果需要的话可以使用吸引注意力的动画。
在系统确定患者正在注视第一中心剌激物之后，计算下一个剌激物的位置和大 小。使用从当前注视点(在该情况中，中心剌激物)到被测试者眼球的距离(使用眼球跟 踪器实时测量的)以及被测试者的视野中要评估的点，来计算下一个剌激物的位置。如图2 所示，屏幕上的位置可以根据患者到注视点的测量距离而改变。对于特定检验来说，存在要 评估的许多不同视野点。 一般地，评估所选点的顺序是随机的。 一旦确定下一个剌激物位 置，就擦除当前剌激物，并且在新位置显示该下一个剌激物。当显示剌激物时启动计时器。 计时器在后台运行并且起到倒计数的作用。如果在该时间内所显示的剌激物没有被检测为"看到的"，则将该剌激物分类为"未看到的"。典型地，将该时间设置为预定极限，例如1秒。
接下来，捕获凝视数据。对于Tobii跟踪器来说，大约每20ms进行一次。捕获的数据用于确定注视点是否已发生改变。如果是，则使用后续的凝视数据点来确定注视点是否已经发生进一步改变，该过程继续进行直到找不到改变为止。这样，可以找到用户眼球向最终注视点的移动。如果关于凝视数据点不存在注视的改变，而之前的凝视数据点指示了注视的改变，则这指示被测试者的注视改变的结束。 一旦检测到改变，就测试所检测的注视改变特性以识别当前注视改变是否与新剌激物的位置相对应。 图6示出了对注视改变特性进行测试的步骤。首先，当与从第一剌激物到新剌激物的矢量进行比较时，使用注视改变特性来识别注视改变的方向是否正确。如果否，则确定注视不与新剌激物相关并且系统返回图5的捕获凝视数据步骤。如果是，则使用注视数据和三维眼球位置数据来确定第一注视点和第二注视点之间的角距离。如果该距离与第一剌激物和第二剌激物之间的已知角距不同，则确定注视与新剌激物不相关并且系统返回图5的捕获凝视数据步骤。相反地，如果角距离确实与第一剌激物和第二剌激物的间隔相对应，则可以推论注视确实与显示的剌激物相关。 返回图5，如果将下一个剌激物识别为已经看到的，则记录该事件。然后停止并且重置剌激物计时器。如果还没有测试所有的点，则用新的视野点再次运行该测试。否则，完成测试。 使用依照于本发明捕获的数据，能够在不需要患者处于固定位置的情况下执行ASP。对于儿童来说，这是非常显著的技术优点。该系统还可以用于评估人对重建的"真实世界"环境(如，街道或者家庭场景或者驾驶情形)中的周边剌激物的反应。由于他们的反应可能受到不同疾病状态的影响，这是有帮助的。 在上面描述的方法中，选择要测试视野位置以及作为患者的三维眼球位置的函数来计算显示器上剌激物的位置。在备选实施例中，可以将该剌激物放置在显示器上的多个选择位置之一，然后使用患者眼球的三维位置来计算与该位置相关联的视野位置。
所呈现的周边剌激物一般对于所有被测试者来说都是相同类型的，例如圆或者盘。然而，为了保持儿童对测试有兴趣，一旦已经将原始的周边剌激物检测为"可见"，就可以将视野剌激物改变为适于他们的发展年龄的、有趣的音频-视觉动画。例如，人脸对于婴儿来说是有力的视觉注视剌激物，并且卡通人物可以用于年幼的儿童。这会在不改变所需视野剌激物的特性的情况下鼓励儿童服从测试并且提高服从速率。还可以用声音或者视频在任何时间打断测试以将分散了注意力的儿童吸引回屏幕。 体现本发明的方法不要求儿童的任何配合或者理解，不要求儿童学习任何任务或者给出任何主观响应。这使得儿童不需要对测试方法的警惕、忍耐或者理解。此外，不需要儿童的主观响应消除了错误肯定和错误否定，提高了测试的可靠性。同样地，不以任何形式限制儿童头部运动，并且该系统不要求任何形式的与儿童的物理接触，这让该系统更令人舒适。另一个优点是不需要持续注视固定的中心注视目标。 除了测量视野之外，图1的系统还可以用于儿童和成人的多种其它眼球测试，例如视觉敏锐度、颜色视觉、对比灵敏度以及颜色-对比灵敏度。视觉敏锐度是区分在空间上分开的两个剌激物的能力，同时颜色视觉是区分两种不同颜色的能力。对比灵敏度是区分灰度之间或者颜色色调之间差异的能力。
用于儿童的常规方法依赖于在向儿童呈现图片卡时观察儿童凝视方向的熟练的 视轴矫正医师。所使用的技术称作"优先观看"。将图片卡设计为使得图片位于卡的上半部 或者下半部。由于从儿童的角度来看当在图片的分辨率极限处时图片看起来像是消失的， 因此图片设计是对消失的试视力字体的图片设计。如果儿童的视觉敏锐度足够好，则图片 是可见的并且他们将使他们的凝视朝向图片的方向，否则图片与背景融合并且对于儿童来 说看起来是不可见的，在这种情况下，无法看到图片，因此儿童无法看图片。常规技术的问 题是它们依赖于观察儿童凝视方向的熟练的视轴矫正医师。这可能使得很难准确地检测方 向的改变。 眼球跟踪具有更准确且更可靠地检测朝向测试目标的凝视方向改变的潜力。使用 图1的配置，这可以通过下述方式来进行呈现消失的试视觉字体目标，以及使用眼球跟踪 器来检测被测试者是否看图片。备选地，可以在屏幕上呈现具有不同级别的视觉敏锐度和 对比灵敏度的静态图片。同样，可以呈现不同颜色的图像，以测试颜色视觉缺陷。在任何情 况中，在远离被测试者凝视点的某处呈现图片并且跟踪眼球运动。如果被测试者看图片，则 可以推论他们能够看到该图片，如果他们不看该图片，则他们不能看到它。测试基于被测试 者的响应来继续进行，即，如果看到图片，则所呈现的下一个图片处于更难级别的敏锐度或 者对比灵敏度或者处于更难级别的另一颜色视觉缺陷测试。重复该过程，直到达到被测试 者的视觉敏锐度或者对比灵敏度级别为止，或者直到已经实现特定的颜色视觉缺陷测试为 止。在该情况中，用于控制测试的软件类似于用于视野评估的软件，但是用于控制测试的软 件更简单，这是由于该软件仅要求识别被测试者是否看该图片，而不是评估从一点到另一 点的注视改变特性。 技术人员将理解，在不背离本发明的情况下，可以对所公开的配置进行改变。例 如，尽管已经将本发明描述为在测试儿童的视野中使用，应当理解本发明还可以用于那些 具有学习困难的人以及老人。另外，尽管主要参考常规平面屏幕监视器来描述本发明，然而 可以使用其它屏幕，例如可以使用曲面屏幕。这可以扩展视觉测试范围。因此以上对特定 实施例的描述仅作示例之用并且不出于限制的意图。技术人员将清楚，在不对所描述的操 作进行显著改变的情况下，可以进行小的修改。
权利要求
一种用于测试视野的系统，包括显示器，用于呈现视觉刺激物；眼球跟踪器，用于在不要求患者佩戴任何跟踪设备的情况下跟踪患者的至少一个眼球的运动以确定所述眼球在三维空间中的位置；用于将显示器上刺激物的位置改变一定量的装置，所述量是所跟踪的患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数，以及用于使用刺激物的位置改变以及任何所跟踪的眼球运动来评估患者的视野的装置。
2. 根据权利要求1所述的系统，还包括用于作为患者眼球的三维位置以及要测试的视 野位置的函数来改变所呈现的剌激物的大小，使得在整个测试中所述剌激物具有恒定角直 径的装置。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的系统，还包括用于作为患者眼球相对于显示器 的三维位置以及正在测试的视野位置的函数来改变所呈现的剌激物的形状，使得以恒定角 形状来呈现所述剌激物的装置。
4. 根据前述任何一项权利要求所述的系统，适于呈现第一剌激物；捕获针对该第一 剌激物的凝视数据；呈现第二剌激物，以及测试患者是否在凝视该第二剌激物。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中，测试患者是否已经看到第二剌激物包括确定在 呈现第二剌激物之后患者眼球移动的方向，以及将该方向跟与第一剌激物和第二剌激物之 间的线相关联的矢量方向进行比较。
6. 根据权利要求4或者权利要求5所述的系统，其中，测试患者是否已经看到第二剌激 物包括确定第一注视点和第二注视点之间的角距离，以及将该角距离与第一和第二剌激 物之间的角距离进行比较。
7. 根据前述任何一项权利要求所述的系统，所述系统还操作用于测量视觉敏锐度、颜 色视觉、对比灵敏度以及颜色对比灵敏度中的至少一个。
8. 根据前述任何一项权利要求所述的系统，其中，所述显示器是曲面的。
9. 根据前述任何一项权利要求所述的系统，其中，所述眼球跟踪器具有大于 10cmX10cmX10cm(水平X垂直X与所述跟踪器的距离)的头部位置容限。
10. 根据权利要求9所述的系统，其中，所述眼球跟踪器具有大于20cmX 10cmX 20cm的 头部位置容限。
11. 一种测试视觉的方法，包括 在屏幕上呈现视觉剌激物；在不要求患者佩戴任何跟踪设备的情况下，使用眼球跟踪器来跟踪所述患者至少一个 眼球的运动，以确定凝视点及其在三维空间中的位置；将显示器上剌激物的位置改变一定量，所述量是所跟踪的患者眼球的三维位置以及要 测试的视野位置的函数，以及使用剌激物的位置改变以及响应于所述位置改变的任何所跟踪的眼球运动，来评估患 者的视野。
12. —种优选地在数据载体或计算机可读介质上的计算机程序或者计算机程序产品或 者处理器，包括用于执行下述操作的代码或者指令在显示器上呈现视觉剌激物；接收来 自眼球跟踪器的、与患者眼球的三维位置相关的数据；将显示器上剌激物的位置改变一定量，所述量是所跟踪的患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数，以及使用剌激 物的位置改变以及响应于所述位置改变的任何所跟踪的眼球运动来评估患者的视野。
13. 根据权利要求12所述的程序/产品/处理器，所述程序/产品/处理器被配置为 作为患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数来改变所呈现的剌激物的大小，使 得在整个测试中所述剌激物具有恒定角大小。
14. 根据权利要求12或者权利要求13所述的程序/产品/处理器，所述程序/产品/ 处理器适于对屏幕上剌激物的位置进行重定位，以及使用眼球跟踪信息来确定患者是否 正在看处于新位置的剌激物。
15. 根据权利要求12至14中任何一项所述的程序/产品/处理器，所述程序/产品/ 处理器适于呈现第一剌激物；捕获针对该第一剌激物的凝视数据；呈现第二剌激物，以及 测试患者是否已经看到该第二剌激物。
16. 根据权利要求15所述的程序/产品/处理器，其中，确定患者是否已经看到第二剌 激物包括使用眼球跟踪信息来确定患者眼球移动的方向，以及将该方向跟与第一剌激物 和第二剌激物之间的线相关联的矢量方向进行比较。
17. 根据权利要求15或者权利要求16所述的程序/产品/处理器，其中，测试患者是 否已经看到第二剌激物包括确定第一注视点和第二注视点之间的角距离，以及将该角距 离与第一和第二剌激物之间的角距离进行比较。
18. 根据权利要求12至17中任何一项所述的程序/产品/处理器，所述程序/产品/ 处理器被配置为确定在示出第一剌激物、删除该剌激物以及显示第二剌激物之间的时间、 以及患者对剌激物的改变进行响应的时间。
19. 根据权利要求18所述的程序/产品/处理器，其中，所述代码或者指令适于通过下述方式来确定患者是否已经看到处于新位置的剌激物将注视改变的方向与从第一剌激物 到新剌激物的矢量的方向进行比较，以及将第一注视点和第二注视点之间的角距离与第一 剌激物和第二剌激物之间的角距离进行比较。
20. 根据权利要求12至19中任何一项所述的程序/产品/处理器，所述程序/产品/处理器被配置为确定在示出第一剌激物、删除该剌激物以及显示第二剌激物之间的时间、 以及确定患者对剌激物的改变进行响应的时间，以及使用所述时间来至少部分地识别患者 是否正在对剌激物进行响应。
21. —种用于测试视野的系统，包括 显示器，用于呈现视觉剌激物；眼球跟踪器，用于在不要求患者佩戴任何跟踪设备的情况下跟踪患者的至少一个眼球 的运动以确定所述眼球在三维空间中的位置； 用于改变显示器上剌激物的位置的装置；用于使用显示器上剌激物的位置以及患者眼球的三维位置来确定与剌激物的新位置 相关联的视野位置的装置，以及用于使用剌激物的位置改变以及响应于所述位置改变的任何所跟踪的眼球运动来评 估患者的视野的装置。
22. —种用于测试视觉的系统，包括用于呈现视觉剌激物的显示器；用于引起所述剌 激物改变的装置；用于跟踪患者眼球的运动的眼球跟踪器，以及用于使用所述剌激物的改变以及任何相应的所跟踪的眼球运动来评估患者的视觉的装置，其中用于引起视觉剌激物 改变的所述装置操作用于单独或者同时改变剌激物的位置、剌激物的颜色、剌激物的对比 度中的两个或者更多。
23. 根据权利要求22所述的系统，其中，呈现两个剌激物，用于引起改变的所述装置操 作用于改变所述两个剌激物的间隔。
24. —种优选地在数据载体或计算机可读介质上的计算机程序或者计算机程序产品， 包括用于执行下述操作的代码或者指令在屏幕上呈现视觉剌激物；引起所述剌激物改 变；使用所述剌激物的改变以及任何相应的所跟踪的眼球运动来评估患者的视觉，其中用 于引起视觉剌激物改变的所述代码或者指令适于相对于背景或者另一个剌激物单独或者 同时改变剌激物的位置、剌激物的颜色、剌激物的对比度中的两个或者更多。
全文摘要
一种用于测试视野的系统，包括用于呈现视觉刺激物的显示器，以及用于在不要求患者佩戴任何跟踪设备的情况下跟踪所述患者的至少一个眼球的运动以确定所述眼球在三维空间中的位置的眼球跟踪器。计算机控制显示器上刺激物的位置并且使所述刺激物移动一定量，所述量是所跟踪的患者眼球的三维位置以及要测试的视野位置的函数。使用刺激物的位置改变以及任何相应的所跟踪的眼球运动来评估患者的视野。
文档编号A61B3/024GK101742957SQ200880022690
公开日2010年6月16日 申请日期2008年4月25日 优先权日2007年5月16日
发明者伊恩·默里, 哈里·布拉什, 布里安·弗莱克, 罗伯特·明斯 申请人:爱丁堡大学董事会