Equilibrium Res Vol. ８２(1) ３４〜４２，２０２３

原著

視線追跡機能搭載型 VR ヘッドセットによる眼球運動検査装置の開発
剛１）・水島堤豪太２）・本田青木圭司１）・山崎あやめ１）・大岡知樹１）

夏姫１）

Development of a New Video-Oculography Device Usinga Commercially Available Virtual Reality Headset
Takeshi Tsutsumi1), Kota Mizushima2), Keiji Honda1), Ayame Yamazaki1),
Tomoki Ooka1), Natsuki Aoki1)
1)

Department of Otolaryngology, Tokyo Medical and Dental University
2)
Ichikawa Peace Clinic

Recording eye movement at a patient’s first visit to primary care is critical, because abnormal eye movement findings can disappear, accompanied by a lessening of symptoms. In addition, sharing such data with an expert institution can support a precise diagnosis. However, recording devices such as ENG and VOG are relatively expensive to introduce to private clinics.
In addition, the series of eye movement examinations can take a relatively long time, potentiallydelaying other medical care. Recent advances in virtual reality (VR) technology have led to thedevelopment of VR goggles, which can project 3 D images and also record eye movements.
This kind of device can be a useful tool for the development of a novel and affordable instrument for private clinics. We have been participating in the development of a VR goggle-based
VOG. This device can record ordinary sequential examinations automatically, to save time. At
the same time, we are also developing an advanced model for specialists. In this manuscript,
we introduce our novel VOG equipment. In addition, we discuss the possibility of future applications.
Key words: VR goggle, eye movement, video oculogram

緒

受診しての診療から地元での診療や遠隔診療への移言行を進めるため，診療所での正確な眼球運動記録と総務省統計局によれば２０２１年１２月１日時点での本８％，女性の邦における人口概算値では，男性の２５．

そのデータの施設間共有は喫緊の課題である。

３１．
８％，全 体 で２８．
９％が６５歳 以 上 と な る。さ ら に

また，めまいの診療において，めまい発作中は外COVID―19 のパンデミックもあり，今後専門施設を来受診が難しく，専門施設への受診時にめまいに伴う異常眼球運動所見が確認できることは多くない。

１）

東京医科歯科大学耳鼻咽喉科

そのため，有症状時に受診する診療所などで眼球運２）市川ピースクリニック

動の記録を行い，これを専門施設と共有すること( 34 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)は，診療の精度を上げるうえで極めて重要である。

測は最大で 120 fps まで可能だが，本開発機器では一方で，ENG や VOG 機器はまだ高価であり，そ安定性を担保するため 70 fps に抑えて計測を行っての普及は専門施設や総合病院に限られ，診療所へのいる。本機器はこの軽量な FOVE 0 とこれをコント導入はまだ一部であると思われる。また，キャリブロールするノート PC のみで構成される（図１）。

レーションに続き注視眼振検査，指標追跡検査，視視覚刺激は VR 上の光刺激，記録は PC 内ハードデ運動眼振検査，頭位眼振検査，頭位変換眼振検査，

ィスクおよび SSD に行う。ゴーグルへの入力電圧

温度刺激検査など一通りの眼球運動検査を行うには＋5 V（USB バスパワー）で，平均視線追跡制度

は，医師や臨床検査技師などの検者がついて一般に１３６°±０．
０５８°となっている。HMD の本体重量は１．

１時間以上を要する。これを診療所で外来診療の合は 520 g，附属ケーブルが 310 g で，本体寸法は W間に行うのは難しく，一連の検査をできるだけ自動182.7 mm×D 116.2 mm×H 118.8 mm，ケ ー ブ ル 長化した検査メニューの実装が望まれる。

は USB 2.0：2.85 m，USB 3.0：2.9 m，HDMI：2.9

近年ゲーム機器を中心とした virtual reality（VR）

m である。セキュリティ仕様は HMD，PC 間のネ

機器の普及が急速に進んでいる。Head Mount Dis-ットワーク接続において検査結果の暗号化を実行

play（HMD）の中にはゴーグル自体の空間内座標（AES：Advanced Encryption Standard 暗 号 ア ル ゴの計測や，視線追跡機能を備えたものも少なくなリズム使用）している。診療所向けに短時間での記く，さらに眼球映像から回旋眼位の計測が可能なも録を可能とするスタンダードモード（自発眼振検のもある。これらは医療用の機器と比べて非常に安査，注視眼振検査，急速眼球運動検査，視標追跡検価であり，また VR による安定した視標提示も可能

査，OKN/OKP 検査，頭位／頭位 変 換 眼 振 検 査，となり，VOG 機器開発のプラットフォームとして迷路瘻孔検査，回転検査，温度刺激検査）
，専門施

１）
２）

極めて魅力的である 。我々は民間企業（株式会社設向けに特殊検査を組み込むことができ，各種パラParafeed）における市販 HMD をベースとした安価メータを任意に設定できるアドバンストモードを用な VOG 機器の開発に助言・協力している。本機器意している。本研究は東京医科歯科大学医学部倫理の特性と，将来的な可能性につき報告する。

審査委員会の承認（M 2021―080）を得て行った。

方結法

果

開発機器は FOVE 0 （株 式 会 社 FOVE）を ベ ー

スタンダードモードでは，検査メニューは自動化

スに開発され，クラスⅡ医療機器として認証を得されたキャリブレーションの後，自発眼振検査，注た。本機器は視線追跡機能とゴーグル自体の座標追視眼振検査，急速眼球運動検査，指標追跡検査，視跡機能を有する HMD であり，左右両眼の視線方向運動眼振検査（OKN/OKP）までを自動化して連続三次元ベクトルの追跡機能に加え，眼球映像から眼施行可能になっている。また個々の検査を別に行い球回旋位の計測も可能となっている。FOVE 0 の計たい場合にも対応可能となっている。頭位眼振検Ⓡ

図１

機器外観( 35 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)

図２ 注視眼振検査
VR スクリーン上に注視点が提示される。視標までの距離は 1 m，それぞれの視標の注視時間は１０秒間に設定されている。

査，頭位変換眼振検査と温度刺激検査は検者が開始タの共有が可能となる。眼球運動映像については虹のタイミングを決められるように別個に検査を開始

彩紋理が個人情報となるためサーバには転送されなする設定となっている。この市販用の検査メニュー

いが，PC 自体には保存するかどうかを検者が選択に加えて，回旋眼位の利用などによるマニュアルでできる。
自発眼振検査は注視点なしの状態で，２０秒間記録の様々な検査設定の可能な研究用機器の開発も並行を行う。

して進めている。
計測した眼球運動映像はリアルタイムで数値デー

注視眼振検査は VR スクリーン上で正面から左右タへ変換され表示・保存される。さらにその数値デおよび上下３０度方向に注視点が移動する。視標までータはサーバへ転送・保存され，多施設間でのデーの距離は 1 m，それぞれの視標の注視時間は１０秒間( 36 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)図３

急速眼球運動検査
左右上下とも２０度，２秒周期の矩形波状の刺激視標を使用し，２周期分の波形を１周期ごとに重ねる形で刺激波形とともに水平・垂直方向の眼球運動を表示としている。PC の画面表示はリアルタイムで眼球検出する（図５）。視運動眼振検査（OKP）は０か運動波形が表示され，結果の出力は日本めまい平衡ら 160°/s まで 4°/s２ で視運動刺激映像の加速，減医学会における注視眼振検査の表示形式に沿って配速を行い速度波形を記録する（図６）。刺激映像の置され，水平方向および垂直方向がそれぞれ表示さがたつきをなくしかつ追視成分を除去するため，線れる（図２）。配置の説明およびスケールは右上に条の辺縁をぼかしてある。
頭位眼振検査は座位で正面・後屈・前屈・右下・表示されている。
急速眼球運動検査は左右上下とも２０度，２秒周期左下頭位，仰臥位で正面・右下・左下・懸垂頭位正の矩形波状の刺激視標を使用している。結果の出力

面・懸垂右下・懸垂左下での眼球運動をそれぞれ最は２周期分の波形を１周期ごとに重ねる形で刺激波大３０秒間記録する。HMD の角度センサによって当形とともに水平・垂直方向の眼球運動を表示してい該頭位がとられた時点で自動的に計測が開始され，

る（図３）
。

頭位が外れた時点で記録を終了する。また，検者が指標追跡検査は左右上下とも６０度幅で６秒周期任意に頭位を選択して記録することもできる。出力（60°/s）の正弦波刺激を使用している。結果の出力

表示は水平・垂直眼球運動が日本めまい平衡医学会

は６周期分の波形を３重にトレースする形で刺激波の定める表示形式に沿って配置される。

形とともに水平・垂直方向の眼球運動を表示してい頭位変換眼振検査については検者が任意のタイミ

る（図４）
。

ングで開始できるように完全自動化はしていない。

視運動眼振検査（OKN）は半径 1 m の円柱内面Stenger 法，Dix-Hallpike 法が施行可能 で，当 該 頭に配置した垂直方向の縦方向の線条（白黒それぞれ位がとられたことは頭位眼振検査と同様に HMD の５度）を左右方向へ 60°/s で回転させ，右回り幅２２．

角度センサで判定し，計測が開始される。頭位眼振／左回りそれぞれ１０秒間記録，急速眼球運動を自動検査と同様に，検者による手動での検査頭位選択も( 37 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)

図４

指標追跡検査左右上下とも６０度幅で６秒周期（60°/s）の正弦波刺激を視標として使用している。結果の出力は６周期分の波形を３重にトレースする形で表示する。

図５

視運動眼振検査（OKN）
VR 上で半径 1 m の円柱内面に配置した垂直方向の縦方向の線条（白黒それぞれ幅２２．
５度）を左右方向へ 60°/s で回転させ，右回り/左回りそれぞれ 10 秒間記録する。

( 38 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)

図６ 視運動眼振検査（OKP）
0 から 160°/s まで 4°/s２ で視運動刺激映像の加速，減速を行い記録する。

図７

温度刺激検査（左半規管麻痺例：２０度 20 ml 注水）
左耳冷水，左耳温水，右耳冷水，右耳温水の注入開始ボタンがある。Visual suppressionのボタンを押すと，VR 上に注視点が５秒間呈示される。検査データは緩徐相速度のグラフで表示。

可能となっている。出力表示は同様に日本めまい平

suppression のボタンを押すと，VR 上に注視点が５

衡医学会の定める表示形式による。

秒間呈示される。緩徐相速度を自動計算し，時間軸温度刺激検査も同様に検者のタイミングでスター上にプロットする。検査データは緩徐相速度のグラトできるように設定した。左耳冷水，左耳温水，右フで表示される（図７）。

耳冷水，右耳温水の注入開始ボタンがある。Visual

日常診療の合間に温度刺激検査を行うのは，他の( 39 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)

図８ VOR 検査
VR での視標提示は DARK（視標なし），LIGHT（空間固定注視視標），FIX（HMD固定注視視標）の３種類の条件下での計測を行う。それぞれの VOR ゲインが重ねて表示される。

診療への時間的負荷が大きい。このため，温度刺激される半規管内のリンパ流の性質の相違など，全く検査の代用として VOR 検査も組み込んでいる。頭異なる検査であると認識しておく必要がある。

部を左右に振る，もしくは回転する椅子に被検者を迷路瘻孔症状検査は注視視標なしの条件下で眼球座らせて手動で検者が左右に振って計測を行う。頭運動を記録し，ポリッツェル球や指で外耳道を加圧８秒間隔）で提示部を振るタイミングは電子音（０．

した際の眼球運動変化を記録する。

される。検査時間はそれぞれ１０秒間で，VR 上に頭キャリブレーションから頭位眼振検査までの一連位の参考画像が−３０〜３０度の頭振として表示されの検査は連続して１０分弱で行うことができる。被検る。VR での視標提示は DARK（視標なし），LIGHT

者への指示はすべて音声と VR 上の文字の両方で提（空間固定注視視標），FIX（HMD 固定注視視標）示される。の３種 類 の 条 件 下 で の 計 測 を 行 う。そ れ ぞ れ のスタンダードモードでは，各検査における刺激映VOR ゲインが重ねて表示され出力される（図８）。

像やパラメータは初期値に固定されているが，同時ただし，温度刺激検査と頭振による VOR 検査は片に開発を行っているアドバンストモードではこれら側／両側刺激の違いだけでなく，刺激周波数や惹起は自由に設定できる。VR での視覚刺激のパラメー( 40 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)タの設定に加えて，計測時間も任意に設定可能であてだけでなく，自宅でのリハビリテーションとそのる。

効果の記録・解析による遠隔診療のプラットフォー

考察

ムとしても，きわめて魅力的なものである。基本と本機器は診療所における眼球運動記録の促進を目なる計測性能が豊富であり，ソフトウェアの開発と的として開発した。従来の ENG/VOG と比べて安実装によって新たな機能を追加することが容易であ価に提供が可能となるとともに，専門施設へのコンるため，今後様々な検査項目の追加や用途の拡張がサルトを想定して匿名化データのサーバへの保存と期待できる。

共有を可能とした。wifi 環境のある場合は，インタ

文

献ーネットを介して機器の遠隔保守・更新など，電子

１）Imaoka Y, Flury A, de Bruin ED: Assessing

機器にあまり詳しくないユーザーへのサポートやア

saccadic eye movements with head-mounted

ップデートも可能となっている。また回旋眼位の計

display virtual reality technology. Front Psy-

測の可能な FOVE 0 をベース機器として選択してchiatry 11: 572938, 2020Ⓡおり，将来的に回旋眼位をパラメータとして用いる

２）Lee Y, Kumar YS, Lee D, et al.: An extended

新たな各種検査の実装・提供も可能であり，その開method for saccadic eye movement measure-発も並行して進めている。その他，vHIT の実装にments using a head-mounted display. Health-

向けての開発も進行中である。

care (Basel) 8: 104, 2020現在 VOG として国内で販売されているものとし

３）Hall CD, Herdman SJ, Whitney SL, et al.: Ves-ては Interacoustics 社製のものや第一医科株式会社

tibular rehabilitation for peripheral vestibular／株式会社 YOODS 製のものがあるが，現時点でhypofunction : an

VR での視標提示には対応していない。VR に対応

guideline from the academy of neurologic

したものとしてはパナソニックヘルスケア社製のもphysical therapy of the American Physicalのがあるが，サーバを介したデータ共有には対応しTherapy Association. JNPT 2021 online aheadていない。VR を利用した省スペース性は小規模のof print, doi: 10.1097/NPT.0000000000000382.

診療所等への普及に適したものであり，またデータ

４）Tokle G, Morkved S, Brathen G, et al.: Efficacy

共有の機能により専門施設へのコンサルトが容易と

of vestibular rehabilitation following acute ves-

なるだけでなく，検査結果の解析サービスの提供な

tibular neuritis: a randomized controlled trial.

ども可能となる。耳鼻咽喉科だけでなく内科や救急

Otol Neurotol 41: 78―85, 2020

updatedclinicalpractice

診療科など，眼球運動評価を専門としない施設での５）Meldrum D, Jahn K: Gaze stabilization exer-使用につながる可能性があり，急性期の眼振の記録

cises in vestibular rehabilitation: review of theが広がればより正確な診断へとつながる。

evidence and recent clinical advances. J Neurol
266 (Suppl 1): 511―518, 2019近年高齢者や慢性めまい症例に対する前庭リハビ。その重要性に

６）Dunlap PM, Holmberg JM, Whitney SL: Ves-

ついては論を俟たないが，本邦ではまだ保険点数化

tibular rehabilitation : advances in peripheral

されておらず，時間的にもこれを外来診療の合間に

and central vestibular disorders. Curr Opin

頻繁に行うのは難しい。また理学療法士等による前Neurol 32: 137―144, 2019３）
〜９）

リテーションが注目されている

庭リハビリテーションもまだごく一部の施設でのみ

７）Viziano A, Micarelli A, Augimeri I, et al.: Long-

行われているのが現状である。成書や外来で配布しterm effects of vestibular rehabilitation and

た指導用プリントなどを参照して自宅で行われていhead-mounted gaming task procedure in unilat-

ることが多いと思われるが，正確にできているかを

eral vestibular hypofunction: a 12-month follow-

確認するのは難しい。また，近年の COVID―19 に

up of a randomized controlled trial. Clin Rehab

よるパンデミックで，遠隔診療の必要性も広く認識

33: 24―33, 2019８）Crane BT, Schubert MC: An adaptive vestibular

されつつある。本機器は医療施設での検査機器とし( 41 )

Equilibrium Res Vol. ８２(1)rehabilitation technique. Laryngoscope 128 :
本研究は，開発は発案含め株式会社 Parafeed で行713―718, 2018９）Hall CD, Herdman SJ, Whitney SL, et al.: Ves-い，それを東京医科歯科大学にて借用し助言をする

tibular rehabilitation for peripheral vestibular

形で施行している。

hypofunction: an evidence-based clinical prac-

著者の水島豪太は株式会社 Parafeed の株式を５％

tice guideline. JNPT 40: 124―154, 2016

以上保有している。

( 42 )