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方法文章

一套针对成人的定量双眼视觉功能测试:测试方案

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DOI:

10.3791/70954

2026年6月16日

本文内容

摘要

本文介绍了一套全面的检测任务,用于评估双眼视觉。这些任务包括周边立体视锐度和深度方向运动感知,而当前的临床检测方法并未涵盖这两项指标。引入这些检测任务将能够对个体的双眼视功能进行更为深入的评估。

摘要

感觉融合与立体视是双眼深度感知的两个关键组成部分。目前的临床检测方法无法对感觉融合提供定量测量,且仅能评估立体视的部分方面。更重要的是,在标准临床检测中显示无双眼融合能力的患者,仍可能表现出双眼整合能力,并能够利用双眼视差和运动线索感知深度,这表明现有检测方法不足以全面评估双眼视觉的所有方面。本文介绍了一套包含八项测试的组合,用于对双眼视觉进行系统而全面的评估。这些测试旨在通过针对双眼视觉处理的不同组成部分,改进并扩展现有的评估手段。具体而言,字母优势眼测试和格子运动整合测试可提供感觉融合的定量测量指标。周边视野中的双眼整合能力通过精细与粗略的周边立体视测试、动态局部立体视以及运动视差进行评估。运动深度感知则通过动态局部立体视、普尔弗里希任务(Pulfrich task)和运动视差来评估。额外的达·芬奇立体视测试通过测量两眼之间的遮挡差异,为双眼整合提供定性分析。文中展示了来自一名正常视力受试者的典型测试结果。当前测试方案可根据特定需求进行调整,以适应更广泛人群的应用。

引言

双眼视觉通过三个层次递进的过程实现精确的深度感知。第一步是同时知觉,即观察者能够感知来自双眼的信息。随后,当双眼对齐并接收到空间上相关的图像时,会发生运动性和感觉性融合。立体视是感觉性融合的最高层次,依赖于对双眼视差的处理1,2。目前已有多种临床检测方法用于评估同时知觉和运动性融合,例如同视机、使用棱镜检测融合性辐辏以及Worth四点(W4D)试验3,4,5。然而,对中心视野以外的感觉性融合和立体视进行定量评估仍较为有限。本检测组合的目的在于评估当前尚未被常规检测的双眼视觉处理方面的功能。

临床上使用W4D试验和Bagolini条纹镜片等工具评估感觉融合3,4,5。这些方法可有效判断患者是否实现双眼融合,或是否存在单眼输入抑制。然而,这些方法属于定性评估,无法区分感觉融合能力不同的患者。本文提出的检测组合基于字母眼优势试验和格子图案运动整合试验7

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方案

本研究方案已获得滑铁卢大学研究伦理办公室(44843)和麦克马斯特大学研究伦理委员会(1733)的批准。所有操作均遵循《赫尔辛基宣言》中所述的原则进行。在参与者参与研究之前,已获得其书面知情同意。有关测试刺激的具体信息,请参见补充文件1

1. 准备仪器设备

  1. 按照图1所示设置镜像立体镜。
  2. 将显示器放置在距离观察者99.5 cm的视距位置。
    注意:视距由三部分组成:显示器到其中一个大镜子的距离、大镜子与小镜子之间的距离,以及其中一个小镜子到颏托的距离。在此视距下,显示器上的每个像素所对应的视角可通过以下公式计算。
    计算角度的反正切方程,并转换为角秒;公式可视化。
  3. 根据具体的硬件配置、感兴趣的偏心度以及所需的像素大小调整视距。
  4. 分别对显示器的亮度、红色、绿色和蓝色通道进行伽马校准。
  5. ....

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结果

代表性数据来自一名20岁、视力正常的受试者(每只眼的视力为0.0 logMAR;立体视敏度为40弧秒)。

字母眼优势
两次阶梯法实验和 恒定刺激法的结果(图2C、D)表明该受试者的右眼优势略强。

预期结果:每个阶梯应逐步接近其阈值,最后几次反转应聚集在该点附近。理想情况下,两个阶梯应收敛到相似的阈值。心理测量曲线应呈S形,数据点应位于曲线之上或附近。若曲线呈反S形,则可能表示反应错误,因为受试者报告的是较暗而非较亮的字母。对于视力正常的受试者,阶梯阈值和主观相等点(PSE)通常接近0.5。此外,PSE应落在所测试的对比度范围内,并与阶梯结果一致;若不符合,则可能表明受试者对指导语的依从性较差或断续,或存在不稳定的ocular dominance(眼优势)。

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讨论

本研究开发了一套新颖的测试组合,用于评估双眼视觉的多个方面,范围涵盖同时知觉、融合功能以及立体视觉背后的不同机制。整个测试流程至少需要85分钟,可对深度感知能力进行系统而全面的评估。根据科研或临床需求,这些测试可单独使用,也可组合应用。整套测试组合最适合用于允许较长时间测试的研究环境。然而,其中的部分测试子集亦可快速提供关于双眼视觉特定方面的有价值信息(表1)。

本文所述方案为评估当前临床和科研环境中尚未检测的立体视觉方面提供了一个潜在框架。例如,单眼弱视(“懒眼”)患者常出现抑制现象38,且临床上无法测得立体视功能。然而,研究表明,这些患者仍可能存在残余的双眼相互作用16,39。对这类患者进行双眼视觉的全面评估,不仅有助于加深对其日常视觉表现和生活质量的理解,还能为视觉发育机制及康复潜力提供重要线索。类似地,黄斑变性患者会经历显著的中心视力丧失,主要依赖周边视觉

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披露

所有作者均声明无利益冲突。

致谢

本研究由加拿大卫生研究院(CIHR)基金(PJT 183761)资助,受资助者为 EN、XG、DM、DIS 和 BT。我们感谢 REWIRE-D 研究组(rewire-d.ca)为本研究的开展所做出的贡献。

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
代码N/Ahttps://git.uwaterloo.ca/hvnl/binocularbatterycodes_manuscript/-/tree/9f7ff9eb1705d50060ca46a8ac2d2d1848349368/用于生成刺激材料和运行实验方案的代码可在文中提供的仓库中获取。 "货号" 柱 
计算机Alienware,戴尔公司,德克萨斯州,美国XPS 8930Intel Core i7-9700 CPU,64 GB RAM
额托和下颌托N/AN/A定制设备,用于固定头部位置和保持观察距离
镜像立体镜N/AN/A定制构建
监测LG电子,韩国首尔LG 27UP600-W分辨率:3840 × 2160 像素,屏幕宽度:59.5 厘米,刷新率:60 Hz,响应时间:5 毫秒;灰色背景亮度设置为 340 cd/m²
鼠标和键盘N/AN/A仅供实验人员使用
数字小键盘N/AN/A供参与者使用
编程环境N/Ahttps://www.psychopy.org/PsychoPy 2022.2.4(基于 Python 3.6.6),运行于 Windows 10(Microsoft Corporation,Redmond,WA,USA)
反应盒N/AN/A定制组装,所需部件详见补充文件中的示意图

参考文献

  1. Ali, R. S. . Relationship between ocular sensory dominance and stereopsis. , (2016).
  2. Cibis, G. W., Ing, M. R. Binocular vision. Duane’s Ophthalmology. , (2013).
  3. Barrett, B. T.

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