Method Article

Stereoacuity verbetering met behulp van Random-dot video games

DOI:

10.3791/60236

⸱

January 14th, 2020

 ,  ,  ,  , 
1Department of Construction and Manufacturing Engineering, University of Oviedo, 2Department of Optometry, Clinic Begira, 3Department of Health Sciences, Complutense University of Madrid, 4Department of Optometry, Begitek Clinic, 5School of Optometry, Complutense University of Madrid

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier gepresenteerd is een protocol om stereoacuity te verbeteren met behulp van gegamificeerde-leersoftware op basis van Random-dot stimuli. Patiënten zijn stereo-deficiënte proefpersonen zonder strabismus. Het protocol combineert optometrie Center bezoeken met thuis oefeningen met behulp van software. Compliance en stereoacuity evolutie worden opgeslagen in de Cloud.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Conventionele amblyopie therapie omvat occlusie of penalisatie van het dominante oog, hoewel deze methoden stereoscopische gezichtsscherpte in minder dan 30% van de gevallen verbeteren. Om deze resultaten te verbeteren, stellen we een behandeling voor in de vorm van een video game, met behulp van Random-dot stimuli en perceptuele Leer technieken om stereoacuity te stimuleren. Het protocol is gedefinieerd voor patiënten met een stereo tekort tussen de leeftijd van 7-14 jaar die al een behandeling voor amblyopie hebben ondergaan en een monoculaire, best gecorrigeerde afstand van de gezichtsscherpte van ten minste 0,1 logMAR hebben. Patiënten moeten thuis een perceptueel leerprogramma uitvoeren met behulp van de video game. Terwijl compliance automatisch wordt opgeslagen in de Cloud, worden periodieke optometrie centrum bezoeken gebruikt om de evolutie van de patiënt te volgen en de stereoscopische vraag van het spel aan te passen tot de kleinste detecteerbare ongelijkheid wordt bereikt. Het protocol is succesvol gebleken en de effectiviteit wordt gemeten in termen van een winst op twee niveaus op een willekeurige stereoacuity test (wereldwijde stereoacuity of cyclopische stereoacuity referentie test). Bovendien, de Random-dot stimuli leren overdrachten naar mediale laterale stereoscopische gezichtsscherpte volgens een Wirt cirkels test, waarin succes criteria is een definitieve stereoacuity van meer dan 140 ", en de bereikte verbetering correspondeert met niet minder dan twee niveaus van stereoscopische gezichtsscherpte. Zes maanden later, een willekeurige-dot stereoacuity test opgenomen geen vermindering van de stereoacuity die werd bereikt.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Amblyopia is een ontwikkelingsstoornis van ruimtelijke visie vaak geassocieerd met het bestaan van strabismus, anisometropia, of vorm deprivatie op jonge leeftijd1. De incidentie van amblyopie bij de algemene populatie varieert van 1,3%-3,6%2. Conventionele amblyopie therapie begint met de correctie van elke refractieve fout, gevolgd door occlusie van het goede oog met een pleister of atropine penalisatie3. Hoewel de behandelingsresultaten van conventionele behandeling in eerste instantie goed zijn, met 73%-90% van de patiënten die een verbeterde gezichtsscherpte ervaren, komt deze verbetering niet overeen met een normale gezichtsscherpte bij ongeveer 50% van de patiënten. Bovendien ervaren kinderen vaak verslechtering, zelfs na een succesvolle behandeling2. Een eerdere studie toonde aan dat, met betrekking tot het binoculaire gezichtsvermogen, slechts 28% van de anisometropic-patiënten met amblyopie twee of meer Verbeter niveaus opnam als gevolg van behandeling4. Er is weinig onderzoek gericht op het evalueren van strategieën voor de verbetering van stereopsis in gevallen van amblyopie, ondanks het feit dat stereopsis essentieel is voor visuele waarneming bij mensen5. Conventionele amblyopie therapie, die goede resultaten oplevert voor gezichtsscherpte maar slechte resultaten in termen van binoculaire visie, kan profiteren van de ontwikkeling van een interventiontioneel model dat gericht is op het verbeteren van de stereoacuity bij patiënten met een voorgeschiedenis van amblyopie2.

In de afgelopen 10 jaar hebben sommige onderzoekers een alternatieve benadering voorgesteld om de loop van amblyopie6,7te begrijpen. Dit begrip heeft het voorstel gemotiveerd van een interventiontioneel model dat gericht is op anti-suppressie dichoptische training voor de terugwinning van binoculaire visie8,9. Amblyopie therapie met gerichte gegamificeerde activiteiten voor het gebruik van de patiënt thuis is gemeld succesvol in een aantal gevallen10,11.

Niettegenstaande, deze dichoptische training is niet effectief voor het verbeteren van stereoscopische gezichtsscherpte12. Twee hedendaagse klinische proeven met behulp van het anti-suppressie dichopdrukvormings model rapporteerden geen stereoacuity verbetering van11,13. Het meest recente onderzoek wijst er echter op dat dichoptische stimulatie de onderdrukking van de diepte en de omvang kan verminderen en het binoculaire zicht verbetert (gelijktijdige binoculaire waarneming herstellen). In sommige gevallen, dit samenvalt met verbeterde stereoacuity14,15.

Sommige studies hebben een andere interventie aanpak voorgesteld die gericht is op de directe stimulatie van stereopsis door middel van perceptuele leeractiviteiten16,17. Deze studies zijn beperkt tot een opeenvolging van gevallen die onder laboratoriumomstandigheden worden behandeld. In de studie van Astle et al. werd stereopsis gestimuleerd in twee volwassen anisometropic amblyopes16 in de loop van negen laboratorium sessies. De behandeling omvatte binoculaire stimulatie met behulp van een spiegel stereoscoop met stereogram paren op basis van Random-dot afbeeldingen. Ding en Levi gestimuleerd stereopsis in een cursus van behandeling volledig onder laboratoriumomstandigheden, met behulp van een spiegel stereoscoop en stereogrammen op basis van Gabor patches18. Hun proefpersonen waren vijf volwassenen, waarvan er vier geen stereopsis hadden en een stereo tekort. Proefpersonen moesten optreden tussen 3000-20000 perceptuele leer training proeven.

Bovendien, XI et al. bestudeerde anisometropic amblyopes in de loop van 10 -13 perceptuele trainingssessies, waarbij 3-D anaglyph texturen werden gebruikt om stereopsis19te stimuleren. Tot slot, in de studie van Vedamurthy et al., 11 stereo-deficiënte volwassenen waren bezig met visuo-motor Task training (een "Squash-the-bug" spel) in een virtual reality omgeving17. Deze onderwerpen uitgevoerd 12.600 proeven in 35 sessies in de loop van 8-11 weken.

Directe stimulatie van stereopsis is uitgevoerd in laboratorium studies, maar dit therapie model is tijdrovend en moeilijk toe te passen in een dagelijkse klinische praktijk, vooral met kinderen. Zo is een haalbaar therapie model bedacht waarvoor eerder een succesvol proof of concept is gepresenteerd20. Dit protocol bevat de resultaten van een prospectieve, gerandomiseerde, dubbelblinde, parallelle groep studie gebaseerd op perceptuele leer behandeling met behulp van Random-dot stimuli in een video game formaat om stereoacuity te verbeteren. Een grondige uitleg van het protocol gevolgd in deze studie wordt gepresenteerd.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het studie ontwerp werd goedgekeurd door het ethisch comité van Baskenland en volgde de principes van de verklaring van Helsinki. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van deelnemers die zijn ingeschreven in de studie of hun wettelijke voogden. Figuur 1 staat voor de protocol stappen.

1. rekrutering van deelnemers

  1. Rekruteer patiënten met de volgende kenmerken: tussen 7-14 jaar oud met refractieve amblyopie en/of met succes behandeld bij amblyopie (scheelzien kinderen zijn alleen in aanmerking om deel te nemen als de verkeerde uitlijning van de visuele assen is met succes gecorrigeerd met bril, visuele therapie, en/of scheelzien chirurgie); met monoculaire best gecorrigeerde afstand gezichtsscherpte van ≥ 0,1 logMAR21; en stereoacuity gemeten in het bereik van 800 "-200" (grof-gematigd stereo-deficiëntie)22 volgens een random-dot stereogram test23.
    1. Om te bepalen "refractieve Amblyopia", overwegen de interoculaire refractieve verschil fout door middel van autorefractie onder cycloplegia.
      Opmerking: Anisometropic amblyopie is gedefinieerd wanneer een patiënt een interoculaire refractieve verschil fout van ≥ 1 sferische dioptrie (D), (sferisch equivalent) presenteert. Isometropic amblyopie wordt gedefinieerd wanneer de cycloplegische refractieve fout in elk oog van ≥ 4,00 D hypermetropie of bijziendheid en/of ≥ 2,00 D astigmatisme en de interoculaire refractieve verschil fout < 1 D is.
    2. Om te bepalen succesvol behandeld bij Amblyopia, controleren voor de afwezigheid van scheelzien met behulp van een monoculaire cover-ontdekken test en stimulerende accommodatie met een letter scherpte Score van 20/30 om ervoor te zorgen dat het onderwerp kijkt naar de brief met de Fovea bij het uitvoeren van de vaststelling beweging24.
  2. Uitsluiten van patiënten met de volgende kenmerken: strabismus; hyperphoria (opwaartse afwijking) van 2 prisma dioptrieën of meer; Nystagmus hypermetrope anisometropia, waarbij de patiënt een sferisch equivalent verschil tussen de ogen van 3 dioptrieën (of meer) presenteert indien gecorrigeerd met een bril (om aniseikonia te voorkomen); elke oculaire pathologie; aandachtstekort/hyperactiviteitsstoornis; en elke cognitieve stoornis. Uitsluiten van patiënten zonder toegang tot een computer of zonder internetverbinding thuis.

2. visuele evaluaties

  1. Het uitvoeren van de baseline Optometrische evaluatie voorafgaand aan het begin van deze sectie voor het verzamelen van basislijngegevens en het waarborgen van alle passende inclusie/uitsluitingscriteria.
    1. Meet de beste gecorrigeerde afstand gezichtsscherpte (BCVA) met vroege behandeling diabetische retinopathie studie (ETDRS gezichtsscherpte grafiek).
    2. Controleer voor de afwezigheid van scheelzien zoals uitgelegd in stap 1.1.2.
    3. Meet stereoacuity op een constante afstand van 40 cm, onder licht verlichting van 120 cd/m2.
      Opmerking: belichtings regeling garandeert contrast consistentie tussen stippen en achtergrond in het testpatroon. De hoofd-naar-test afstand van de patiënt is een kritische variabele, omdat deze is opgenomen in de vergelijking die het resultaat van de stereo scherpte instelt.
      1. Meet wereldwijde stereoacuity met een random-dot stereogram (om monoculaire signalen te voorkomen) uitgevoerd volgens de instructies van de fabrikant van de test.
      2. Meet lokale stereoacuity met behulp van een contour test, ondanks de aanwezigheid van monoculaire aanwijzingen met een Wirt-cirkels test uitgevoerd volgens de instructies van de fabrikant van de test.
    4. Meet de refractieve fout door cycloplegic refractie (1% Cyclopentolaat) na de pediatrische oogziekte onderzoeker groep (pedig) richtsnoeren25,26.
    5. Regel elke oculaire pathologie uit met een grondige studie van de voorste (spleetlamp) en posterieure (indirecte oftalmoscoop) palen.
  2. Het uitvoeren van het optometrische centrum eerste bezoek met patiënten.
    1. Maak een patiëntenprofiel aan in de game service-applicatie.
      1. Stel de gebruikers-id en het wachtwoord van de patiënt in.
      2. Stel de interpupillaire afstand van de patiënt in.
    2. Installeer het computergestuurde stereoscopische spel op de computer van de patiënt.
    3. Configureer het spel door op het Configuratiescherm te klikken.
      1. Stel de fysieke afmetingen van het computerscherm van de patiënt in.
      2. Zorg ervoor dat de gebruiker de anaglyph-bril correct draagt (met het rode filter over het linker oog).
    4. Meet de stereopsis basale scherpte van de patiënt met behulp van het computergestuurde stereoscopische spel.
      1. Vraag de patiënt om het spel onder toezicht te spelen, zoals uitgelegd in paragraaf 3,4.
      2. Raadpleeg het resultaat dat in de Cloud is opgeslagen met de game service-applicatie.
    5. Gebruik de patiënt stereopsis basal, stel het basale niveau van de patiënt in de spelservice toepassing in.
      1. Het computergestuurde stereoscopische spel definieert drie stimulatie categorieën, elk geassocieerd met een stereoscopische scherpte intervalwaarde: slecht (840 "-300"), grof (480 "-210") en matige-fijne stereopsis (300 "-30"). Patiënten beginnen met het fijnste niveau waarop ze de stereopsis stimulus kunnen identificeren. Bijvoorbeeld, bij een patiënt met een stereo drempel van 720 ", wijs het arme stereopsis-niveau toe aan het profiel van de patiënt.
    6. Leg deelnemers uit hoe ze de oefeningen thuis moeten uitvoeren, zoals uitgelegd in rubriek 3.
  3. Voer check-up bezoeken uit na afloop van elke 15 therapiesessies met het computergestuurde stereoscopische spel tijdens de trainingsperiode.
    1. Open de game service-applicatie, open het patiëntenprofiel en controleer de gegevens over compliance en stereopsis results.
      1. Herinner ouders en deelnemers eraan dat het belangrijk is om de werkafstand van het scherm te respecteren.
      2. Herinner ouders en deelnemers aan het belang van compliance.
    2. Evalueer de logMAR BCVA op afstand met een ETRDS-test om te controleren op eventuele achteruitgang van de startwaarden.
    3. Meet de stereopsis-scherpte van de patiënt met behulp van het computergestuurde stereoscopische spel (stap 2.2.4)
    4. Stel het basale niveau van de patiënt in de spelservice toepassing in (stap 2.2.5).
  4. Voer de laatste optometrische evaluatie uit op de voltooiing van 60 therapiesessies met het computergestuurde stereoscopische spel (einde van de behandeling) om uitkomst gegevens te verzamelen.
    NB: deze evaluatie reproduceert de baseline optometrische evaluatie, waarbij de nadruk wordt gelegd op de meting van mondiale en lokale stereopsis.
  5. Voer de follow-up optometrische evaluatie 6 maanden na voltooiing uit om de stabiliteit van de resultaten te garanderen.
    NB: deze evaluatie reproduceert de baseline optometrische evaluatie, waarbij de nadruk wordt gelegd op de meting van mondiale en lokale stereopsis.

3. Behandel oefeningen thuis uitgevoerd

  1. Leg deelnemers uit dat ze een cursus van training moeten volgen met behulp van het computergestuurde stereoscopische spel thuis voor 68 min sessies.
  2. Leg uit dat elke sessie op een andere dag moet worden uitgevoerd en dat vijf sessies per week moeten worden voltooid. Leg uit aan patiënten dat het onderzoeksteam toegang zal hebben tot hun nalevings-en resultaten gegevens in de Cloud.
  3. Instrueer patiënten om het optometrie centrum te bezoeken voor een check-up bezoek na elke 15 sessies, die binnen 3 weken moeten worden voltooid om naleving te overwegen als 100%, en in alle gevallen, binnen een maximum van 6 weken.
  4. Uitleg over het gebruik van het computergestuurde stereoscopische spel
    1. Vraag de deelnemer om te zitten op een afstand van 80 cm van het computerscherm. Maak duidelijk dat patiënten niet moeten proberen om het programma te bedriegen door dichter naar het scherm te gaan.
    2. Zorg ervoor dat de ruimte zwak verlicht is en Vermijd reflecties op het computerscherm.
    3. Leg uit dat het programma de vorm heeft van een video game, waarin een random-dot afbeelding een verborgen silhouet verbergt. Het silhouet is alleen te zien in drie dimensies, terwijl het een anaglyph-bril draagt.
    4. Geef de patiënt een paar anaglyph-brillen en leg uit hoe je ze moet dragen, gericht op welk filter naar welk oog gaat (met het rode filter over het linker oog).
    5. Geef de patiënt een id en wachtwoord om in te loggen op het spel (stap 2.2.1).
    6. Instrueer de patiënt om de muis te gebruiken om te selecteren welk silhouet verschijnt en selecteer een figuur uit de vier opties die onderaan het scherm worden weergegeven (Figuur 2).
    7. Leg uit wat er gebeurt na de selectie van een silhouet.
      1. Als het antwoord klopt, zendt de software een hoog geluid uit en wordt de juiste afbeelding weergegeven in de vorm van een full-color beeld als beloning.
      2. Als het antwoord onjuist is, zendt de software een diep geluid. De speler heeft nog twee pogingen om het juiste antwoord te vinden.
      3. Als er drie opeenvolgende foute antwoorden zijn, zal de software het juiste antwoord tonen.
    8. Leg aan de patiënt uit dat na elke proef de software een nieuw scherm genereert met een random-dot afbeelding die een nieuw verborgen silhouet verbergt.
    9. Leg aan de patiënt uit dat het verborgen silhouet moeilijker te vinden is naarmate de sessie vordert en dat dit normaal is.
    10. Leg aan de patiënt uit dat, zodra de sessie is voltooid, de software de uitkomsten opslaat in een Cloud Server, waardoor de optometrist de compliance en stereoacuity evolutie op afstand kan volgen.
      Opmerking: benadruk het belang van een stabiele Wi-Fi-verbinding en het correct sluiten van het computergestuurde stereoscopische spel.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Als een representatief voorbeeld van de resultaten die kunnen worden behaald na dit protocol, vatten we de resultaten van een recente studie samen die door Portela et al.20is uitgevoerd. Figuur 3 en Figuur 4 tonen de behaalde resultaten.

Zestien stereo-deficiënte proefpersonen tussen de leeftijd van 7-14 jaar werden opgenomen in deze studie, waarvan er vier een geschiedenis hadden van refractieve amblyopie (2 anisometropic en 2 isometropic). Twaalf van de proefpersonen hadden een geschiedenis van met succes behandelde strabismische amblyopie, en vier daarvan hadden een voorgeschiedenis van zowel bij als anisometropic Amblyopia. Elf van de 12 onderwerpen met een geschiedenis van de strabismische amblyopie presenteerde esotropia, en een gepresenteerd exotropia. Alle deelnemers hadden eerder ontvangen amblyopie therapie en bereikte goede niveaus van gezichtsscherpte maar niet bereiken een fijn niveau van stereoacuity (minder dan of gelijk aan 200 "). Alle maar één van de onderwerpen waren in staat om de 60 toegewezen trainingssessies die 8 min elk waren (8 h in totaal) te voltooien. Compliance werd geacht 100% te zijn wanneer patiënten de training in minder dan 12 weken voltooiden en 0% wanneer de training meer dan 24 weken duurde. Gemiddeld duurde de proefpersonen 79 dagen om de 60 sessies te voltooien (IQR = 66-102 dagen); Daarom overtroffen ze de minimale aanbevolen compliance van vijf sessies per week. De nalevingsresultaten waren uitstekend (88,36%).

De gezichtsscherpte onder de proefpersonen bleef stabiel tijdens en na de therapie. Stereoacuity, echter, verbeterd in een aanzienlijk aantal onderwerpen (Zie Figuur 3). De middelen, medianen en minimum-en maximumwaarden worden weergegeven in tabel 1. Wanneer deze werden geanalyseerd met behulp van de Mann-Whitney U-test, verbeterde stereoacuity significant na de behandeling (Random-dot Stereoacuity test, p = 0,019; Wirt cirkels test, p = 0,014). Voor een beter begrip toont Figuur 4 een grafische voorstelling van de verbetering van de stereo scherpte tussen het begin en het einde van de therapie.

Stereoacuity verbeterd door ten minste één niveau in 11 onderwerpen wanneer stereoacuity werd gemeten met de willekeurige stereoacuity test. Waar stereoacuity werd geëvalueerd met de Wirt-cirkels test, werd bij 11 proefpersonen ook een verbetering van ten minste één niveau waargenomen. Klinisch gezien is een verbetering van de stereo scherpte gemeten met een willekeurige stereoacuity-test significant wanneer de verbetering ten minste twee niveaus bereikt (Adam's criteria)27, en dit werd bereikt in zeven onderwerpen. Wanneer de Wirt-cirkels test werd gebruikt, wordt een verbetering van ten minste twee niveaus en een stereoacuity gelijk aan of beter dan 140 "als significant beschouwd (Levi's-criteria)12, en dit werd bereikt bij 10 onderwerpen. Na 6 maanden waren de uitkomsten stabiel volgens de stereoacuity test met Random-dot. Dit is de referentie test om stereo scherpte te meten, met als belangrijkste kenmerk de uitstekende test-hertest betrouwbaarheid23.

figure-results-1

Figuur 1: protocol stappen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

figure-results-2

Figuur 2: logisch proces van het spel. Het onderwerp moet aangeven welk cijfer er verschijnt en er een selecteren uit de afbeelding die onderaan het scherm wordt weergegeven (linker afbeelding). Als het antwoord juist is, zendt de software een hoog geluid uit en wordt dezelfde afbeelding weergegeven in de afbeelding (rechter afbeelding). Als het onderwerp drie opeenvolgende juiste antwoorden biedt, genereert de software een nieuw scherm met een random-dot afbeelding die een fijnere stereopsis weergeeft. Als het onderwerp een verkeerd antwoord geeft, zendt de software een diep geluid uit en blijft de Random-dot afbeelding hetzelfde (linker afbeelding). Ten slotte, als het onderwerp drie opeenvolgende verkeerde antwoorden biedt, zal de software het juiste antwoord tonen (rechter afbeelding). Dit cijfer is aangepast van Portela et al.20 met toestemming van Optometry en Vision Science. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

figure-results-3

Figuur 3: metingen van de basale en nabehandelings niveaus van stereoacuity. Random-dot stereoacuity (RDS) en Wirt cirkels tests werden gebruikt om stereoacuity te meten. Metingen zijn in log seconden van Arc. Dit cijfer is aangepast van Portela et al.20 met toestemming van Optometry en Vision Science. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

figure-results-4

Figuur 4: medianen van stereoacuity gegevens vóór en onmiddellijk na de behandeling voor elke stereoacuity test. A) test op random-dot stereoacuity (RDS) en (B) Wirt-cirkels test. Dozen geven 25% en 75% kwartiel aan. Metingen zijn in log seconden van Arc. Dit cijfer is aangepast van Portela et al.20 met toestemming van Optometry en Vision Science. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Baseline stereoStereo na de behandeling
WirtRstWirtRst
Bedoel293.13 ± 271.17475.00 ± 240.84107.50 ± 51.60305.63 ± 306.50
Mediaan200 [95 tot 400] 95%400 [250 tot 800] 95%100 [60 tot 140] 95%150 [100 tot 700] 95%
Min502004040
Max800800200800

Tabel 1: gemiddelden, standaarddeviatie, medianen, interkwartielbereiken en maximale en minimale stereoacuity waarden. De linker kolommen tonen Baseline stereoacuity gegevens, en de juiste kolommen tonen nabehandeling stereoacuity uitkomsten. Stereoacuity werd gemeten met behulp van Random-dot stereoacuity (RDS) en Wirt cirkels testen. Metingen zijn in seconden van boog. Dit cijfer is aangepast van Portela et al.20 met toestemming van Optometry en Vision Science.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier gepresenteerd is een protocol voor de directe stimulatie van stereoacuity, waarin Random-dot stereo beelden worden gebruikt om stereoscopische scherpte in stereo-deficiënte onderwerpen te verbeteren. Vier voorgaande studies hebben de resultaten van directe stimulatie16,17,18,19geëvalueerd. Dit meest recente protocol draagt bij aan de bovengenoemde Interventionele modellen extra functies.

Het voorgestelde interventie model is bedoeld voor patiënten met een voorgeschiedenis van bij of anisometropic amblyopie, die al een behandeling hebben ondergaan (d.w.z. optische correctie, occlusie, scheelzien chirurgie, Vision therapie) en een beste gecorrigeerde gezichtsscherpte van ten minste 0,1 logMAR, maar waarvan de stereoacuity laag blijft (tussen 200 "-800"). Het doel van het protocol is om stereoacuity in gevallen als deze te verbeteren.

Directe stimulatie van stereopsis is al aangetoond effectief in het verbeteren van de stereoacuity in stereo-deficiënte onderwerpen16,17,18,19. Echter, om een stimulatie systeem haalbaar te maken, moet therapie worden uitgevoerd in het huis van de patiënt om de 3000-20000 proeven te bereiken die nodig zijn om te leren optreden.

In de eerder gepubliceerde studie die deze procedure gevalideerd en is hierboven samengevat, 11 onderwerpen verbeterd hun stereoacuity20. Vijf van de proefpersonen ondervonden echter geen toename van de stereo scherpte (Figuur 3). Dit kan worden toegeschreven aan de aanwezigheid van een kleine hoek scheelzien niet detecteerbaar in een cover test. Gelezen dat, aangezien afbeeldingen van de linker en rechter ogen moeten worden gelegen binnen panum gebied van fusie, normale stereoacuity moet uitlijning binnen 0,6 prisma dioptrieën28. Het smelt gebied van panum is ± 5-20 min van de boog (0.1-0.6 prisma dioptrie in de Fovea), en het kan zijn dat de uitlijning binnen dit venster nodig is om hoogwaardige stereoscopische gezichtsscherpte29te ondersteunen. Een studie uitgevoerd door Holmes et al. toonde aan dat een cover test geen afwijkingen onder de ± 3 prisma diopters kon detecteren; Daarom kan de aanwezigheid van niet-detecteerbare scheelzien het vermogen van een patiënt om fijne stereoacuity24te verwerven in gevaar brengen.

Gamification is gebruikt om de motivatie en compliance van patiënten te verbeteren. Bovendien slaat het programma gegevens op in de Cloud na elke sessie, waardoor de beoefenaar de activiteit van een patiënt op afstand op een dagelijkse basis kan volgen. Dankzij deze functie zijn de nalevingsresultaten uitstekend (88,36%) en vergelijkbaar met die welke zijn opgenomen in twee eerdere studies, waarbij amblyopische proefpersonen de behandeling van dichoptische stimulatie kregen met behulp van een iPad bij Home10,11. Ze zijn ook veel beter dan de gerapporteerde resultaten van een PEDIG-onderzoek onder vergelijkbare omstandigheden, waarbij slechts 22,5% van het monster erin slaagde om meer dan 75% van de behandeling13te voltooien. De conformiteit die hier is aangetoond, overschrijdt ook die gerapporteerd door studies die de effectiviteit van occlusie behandeling in amblyopie evalueerden (70% compliance wanneer 6 h van occlusie wordt voorgeschreven, en 50% wanneer 12 h wordt voorgeschreven)30. Een webtoepassing heeft als bijkomend voordeel dat ouders niet verplicht zijn om de naleving van hun kind te registreren13. De enige taak van de optometrist is om toegang te krijgen tot de server en de voor elke patiënt verzamelde gegevens te controleren aan het einde van elke sessie met behulp van het computergestuurde stereoscopische spelprogramma.

Tijdens de trainingsperiode bezoeken patiënten het optometrie centrum (check-up bezoeken), waardoor de optometrist het belang van gebruikers-naar-scherm afstand kan benadrukken. Optometristen stellen tijdens deze check-up bezoeken ook de stimulatie categorie (slecht, grof, gematigd-fijn) in. Perceptuele leer theorieën voorspellen dat verbeteringen minder waarschijnlijk zijn als de patiënt niet op zijn of haar drempel werkt (bijvoorbeeld als de patiënt dichter bij het scherm beweegt of in een eenvoudigere stimulatie categorie werkt). Deze bevindingen werden bevestigd in de studie die werd uitgevoerd om dit protocol te valideren20. Gebruikers-naar-scherm afstand is buiten de controle van de software en is daarom de verantwoordelijkheid van de patiënt of de ouders van de patiënt.

De beslissing om een random-dot benadering te gebruiken voor het ontwerp van het computergestuurde stereoscopische spel kan van cruciaal belang zijn. Stimulatie door middel van Random-dot stereoscopische beelden is nooit onbelangrijk: zelfs patiënten die onder hun drempel werken, ondervinden verbeteringen. In een proces van perceptueel leren zal herhaalde blootstelling aan een willekeurige punt stimulus alleen de binoculaire visie verbeteren. De taak van de patiënt, en een die bijzonder moeilijk is voor patiënten met een geschiedenis van scheelzien31, is om de gecorreleerde willekeurige stippen, waargenomen door elk oog12 , zonder onderdrukking te fuseren. Dit vergroot hun vermogen om de gecorreleerde stippen (signaal) te onderscheiden van die niet kunnen worden gesmolten (ruis). Het trainen van dit type kan de ongelijkheid van de detector verbeteren, gezien het feit dat het perceptuele leren de fusionele respons zou hebben verbeterd en het vermogen van de patiënt om het signaal los te koppelen van ruis32verbeterd.

Een van de Risico's van de perceptuele leeraanpak is selectiviteit. Deze methode heeft aangetoond dat Random-dot stereogram training niet selectief is, omdat leren wordt overgebracht naar mediale laterale stereoacuity gemeten met een Wirt-cirkels test. Een andere bevinding die de effectiviteit van deze behandelingsmethode aantoont, is de stabiliteit van de bereikte resultaten. Verschillende studies hebben onderzocht of verbeteringen behaald bij proefpersonen met amblyopie als gevolg van perceptuele leer training stabiel zijn16,17,19,33. Dit model heeft aangetoond dat de stabiliteit van de verbeteringen gemeten met een random-dot stereoacuity test tijdens een 6 maanden follow-up bezoek.

Er zijn verschillende beperkingen vastgesteld. Het software ontwerp vereist dat de stimulatie categorie handmatig wordt ingesteld, wanneer dit proces idealiter automatisch moet worden afgestemd op de evolutie van de patiënt. De voorwaarde van de Pass level geïmplementeerd kan worden verbeterd door te overwegen de mogelijkheid van het verplaatsen van de patiënt terug naar een grove stereoacuity instelling als de patiënt niet slaagt om een niveau passeren op meerdere opeenvolgende gelegenheden. In ieder geval wordt een trap procedure weggegooid, omdat een van de doelstellingen van gamification is om de motivatie van de patiënt te verbeteren door middel van spelmechanica. De patiënt moet de sensatie van vooruitgang en succes ervaren, ongeacht of hun klinische aandoening verbetert of verslechtert. Dit wordt bereikt door het verbergen van eenvoudigere proeven binnen de game flow (hoewel niet met een standaard trap procedure, waarvan het doel is om snel en nauwkeurig de drempel limiet te bepalen, waarbij de prestaties 50%). Een andere verbetering is om de afstand van de patiënt automatisch van het scherm te bewaken. We zijn echter niet op de hoogte van een oplossing die geen gebruik maakt van speciale hardware, maar het kan de moeite waard zijn om op maat gemaakte webcam-Head-tracking software te testen.

Andere beperkingen zijn te wijten aan het ontwerp van de studie en omvatten de volgende: (1) de meerderheid van de onderwerpen had een geschiedenis van scheelzien (de steekproef van onderwerpen met een geschiedenis van anisometropic amblyopie was te klein); (2) de leeftijdsklasse was beperkt tot 7-14 jaar; en (3) het stereoacuity-bereik lag tussen 800 "-200". In toekomstige studies, het zou interessant zijn om te controleren of het therapeutische effect op anisometropic amblyopie en grovere stereoacuity en bij oudere proefpersonen.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De computer-based test werd ontwikkeld aan de Universiteit van Oviedo door S.M.-G., die mede-auteur van dit manuscript is. Na voltooiing van dit onderzoek, benaderde VISIONAIR TOOL, S.L. (gevonden bij < www. visionarytool. com >), een particuliere entiteit, S.M.-G. en J.A.P.-C. met een kans om deel te nemen aan de ontwikkeling van een geautomatiseerde visuele trainingstool, die verschillende games en tests omvat, waarvan er één is de Random-dot verborgen silhouet spel gebruikt in dit artikel.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs willen de VISUALIA Visual Therapy Clinic erkennen, die deels de ontwikkeling van de computergestuurde test steunde, in overeenstemming met de Universiteit van Oviedo (FUO-EM-104-12).

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Autorrefractometer, model TRK 1PTopcon, JapanRefractive error measurements by autorrefraction
Computerized Stereoscopic GameUniversity of Oviedo, SpainThe computer-based test itself was developed at the University of Oviedo by SM-G, coauthor of this manuscript. After finishing this study, a private company named VISIONARY TOOL (www.visionarytool.com) has contacted both SM-G and JAP-C to participate in the development of a computerized visual training tool. This tool includes several games and tests. The one used in this article, based on random dot hidden silhouettes, is one of them.
Randot Preschool Stereoacuity TestStereo Optical Company Inc, USAGlobal stereoacuity test
Screen modelSIFIMAV, ItalyLogarithmic visual acuity chart ETDRS format
Wirt Circles TestStereo Optical Company Inc, USALocal stereoacuity test

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Amblyopia: Basic and Clinical Aspects. , Butterworth-Heinemann. 1-64 (1991).">Ciuffreda, K. J., Levi, D. M., Selenow, A. Amblyopia: Basic and Clinical Aspects. , Butterworth-Heinemann. 1-64 (1991).
  2. Amblyopia and binocular vision. Progress in Retinal and Eye Research. 33, 67-84 (2013).">Birch, E. E. Amblyopia and binocular vision. Progress in Retinal and Eye Research. 33, 67-84 (2013).
  3. Lessons from the amblyopia treatment studies. Ophthalmology. 119, 657-658 (2012).">Repka, M. X., Holmes, J. M. Lessons from the amblyopia treatment studies. Ophthalmology. 119, 657-658 (2012).
  4. Stereoacuity in children with anisometropic amblyopia. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology. 15, 455-461 (2011).">Wallace, D. K., et al. Stereoacuity in children with anisometropic amblyopia. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology. 15, 455-461 (2011).
  5. Stereopsis: are we assessing it in enough depth? Clinical and Experimental Optometry. 101, 485-494 (2018).">O'Connor, A. R., Tidbury, L. P. Stereopsis: are we assessing it in enough depth? Clinical and Experimental Optometry. 101, 485-494 (2018).
  6. Measurement of suprathreshold binocular interactions in amblyopia. Vision Research. 48, 2775-2784 (2008).">Mansouri, B., Thompson, B., Hess, R. F. Measurement of suprathreshold binocular interactions in amblyopia. Vision Research. 48, 2775-2784 (2008).
  7. Interocular suppression in strabismic amblyopia results in an attenuated and delayed hemodynamic response function in early visual cortex. Journal of Vision. 11, 1-12 (2011).">Farivar, R., Thompson, B., Mansouri, B., Hess, R. F. Interocular suppression in strabismic amblyopia results in an attenuated and delayed hemodynamic response function in early visual cortex. Journal of Vision. 11, 1-12 (2011).
  8. Binocular Vision in Amblyopia: Structure, Suppression and Plasticity. Ophthalmic and Physiological Optics. 34, 146-162 (2014).">Hess, R. F., Thompson, B., Baker, D. H. Binocular Vision in Amblyopia: Structure, Suppression and Plasticity. Ophthalmic and Physiological Optics. 34, 146-162 (2014).
  9. A dichoptic custom-made action video game as a treatment for adult amblyopia. Vision Research. 114, 173-187 (2015).">Vedamurthy, I., et al. A dichoptic custom-made action video game as a treatment for adult amblyopia. Vision Research. 114, 173-187 (2015).
  10. A binocular iPad treatment for amblyopic children. Eye. 28, 1246-1253 (2014).">Li, S. L., et al. A binocular iPad treatment for amblyopic children. Eye. 28, 1246-1253 (2014).
  11. Binocular iPad Game vs Patching for Treatment of Amblyopia in Children: A Randomized Clinical Trial. JAMA Ophthalmology. 134, 1402-1408 (2016).">Kelly, K. R., et al. Binocular iPad Game vs Patching for Treatment of Amblyopia in Children: A Randomized Clinical Trial. JAMA Ophthalmology. 134, 1402-1408 (2016).
  12. Stereopsis and amblyopia: A mini-review. Vision Research. 114, 17-30 (2015).">Levi, D. M., Knillm, D. C., Bavelier, D. Stereopsis and amblyopia: A mini-review. Vision Research. 114, 17-30 (2015).
  13. Effect of a Binocular iPad Game vs Part-time Patching in Children Aged 5 to 12 Years With Amblyopia: A Randomized Clinical Trial. JAMA Ophthalmology. 134, E733-E741 (2016).">Holmes, J. M., et al. Effect of a Binocular iPad Game vs Part-time Patching in Children Aged 5 to 12 Years With Amblyopia: A Randomized Clinical Trial. JAMA Ophthalmology. 134, E733-E741 (2016).
  14. Binocular outcomes following binocular treatment for childhood amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 59, 1221-1228 (2018).">Kelly, K. R., Birch, E. E. Binocular outcomes following binocular treatment for childhood amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 59, 1221-1228 (2018).
  15. Fine Motor Skills of Children With Amblyopia Improve Following Binocular Treatment. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 57, 4713-4720 (2016).">Webber, A. L., Wood, J. M., Thompson, B. Fine Motor Skills of Children With Amblyopia Improve Following Binocular Treatment. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 57, 4713-4720 (2016).
  16. Recovery of stereo acuity in adults with amblyopia. BMJ Case Reports. , 1-4 (2011).">Astle, A. T., McGraw, P. V., Webb, B. S. Recovery of stereo acuity in adults with amblyopia. BMJ Case Reports. , 1-4 (2011).
  17. Recovering stereo vision by squashing virtual bugs in a virtual reality environment. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 37, 20150264(2016).">Vedamurthy, I., et al. Recovering stereo vision by squashing virtual bugs in a virtual reality environment. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 37, 20150264(2016).
  18. Recovery of stereopsis through perceptual learning in human adults with abnormal binocular vision. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, E733-E741 (2011).">Ding, J., Levi, D. M. Recovery of stereopsis through perceptual learning in human adults with abnormal binocular vision. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, E733-E741 (2011).
  19. Perceptual Learning Improves Stereoacuity in Amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55, 2384-2391 (2014).">Xi, J., et al. Perceptual Learning Improves Stereoacuity in Amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55, 2384-2391 (2014).
  20. A Random Dot Computer Video Game Improves Stereopsis. Optometry and Vision Science. 95, 523-535 (2018).">Portela-Camino, J. A., et al. A Random Dot Computer Video Game Improves Stereopsis. Optometry and Vision Science. 95, 523-535 (2018).
  21. Risk Factors for Esotropic Amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 48, e1108(2007).">Birch, E. E., et al. Risk Factors for Esotropic Amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 48, e1108(2007).
  22. Real depth vs randot stereotests. American Journal of Ophthalmology. 142, 699-701 (2006).">Leske, D. A., Birch, E. E., Holmes, J. M. Real depth vs randot stereotests. American Journal of Ophthalmology. 142, 699-701 (2006).
  23. Interobserver test-retest reliability of the Randot preschool stereoacuity test. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology. 4, 354-358 (2000).">Fawcett, S. L., Birch, E. E. Interobserver test-retest reliability of the Randot preschool stereoacuity test. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology. 4, 354-358 (2000).
  24. Defining real change in prism-cover test measurements. American Journal of Ophthalmology. 145, 381-385 (2008).">Holmes, J. M., Leske, D. A., Hohberger, G. G. Defining real change in prism-cover test measurements. American Journal of Ophthalmology. 145, 381-385 (2008).
  25. Treatment of anisometropic amblyopia in children with refractive correction. Ophthalmology. 113, 895-903 (2006).">Cotter, S. A., et al. Treatment of anisometropic amblyopia in children with refractive correction. Ophthalmology. 113, 895-903 (2006).
  26. Treatment of strabismic amblyopia with refractive correction. American Journal of Ophthalmology. 143, 1060-1063 (2007).">Cotter, S. A., et al. Treatment of strabismic amblyopia with refractive correction. American Journal of Ophthalmology. 143, 1060-1063 (2007).
  27. Defining real change in measures of stereoacuity. Ophthalmology. 116, 281-285 (2009).">Adams, W. E., et al. Defining real change in measures of stereoacuity. Ophthalmology. 116, 281-285 (2009).
  28. Stereo Vision and Strabismus. Eye. 29, 214-224 (2015).">Read, J. C. A. Stereo Vision and Strabismus. Eye. 29, 214-224 (2015).
  29. Stereoacuity outcomes after treatment of infantile and accommodative esotropia. Optometry and Vision Science. 86, 647-652 (2009).">Birch, E. E., Wang, J. Stereoacuity outcomes after treatment of infantile and accommodative esotropia. Optometry and Vision Science. 86, 647-652 (2009).
  30. Objectively monitored patching regimens for treatment of amblyopia: randomised trial. British Medical Journal. 335, 707(2007).">Stewart, C. E., et al. Objectively monitored patching regimens for treatment of amblyopia: randomised trial. British Medical Journal. 335, 707(2007).
  31. Clinical evaluation of stereopsis. Vision Research. 90, 38-42 (2013).">Westheimer, G. Clinical evaluation of stereopsis. Vision Research. 90, 38-42 (2013).
  32. Mechanisms of Perceptual Learning of Depth Discrimination in Random Dot Stereograms. Vision Research. 47, 2170-2178 (2007).">Gantz, L., et al. Mechanisms of Perceptual Learning of Depth Discrimination in Random Dot Stereograms. Vision Research. 47, 2170-2178 (2007).
  33. Perceptual learning improves contrast sensitivity and visual acuity in adults with anisometropic amblyopia. Vision Research. 46, 739-750 (2006).">Zhou, Y., et al. Perceptual learning improves contrast sensitivity and visual acuity in adults with anisometropic amblyopia. Vision Research. 46, 739-750 (2006).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Stereoacuity ImprovementRandom Dot Video GamesPerceptual LearningAmblyopia TherapyHome Based TreatmentAnaglyph GlassesRandom Dot StereogramWirt Circles TestCompliance MonitoringOptometric Evaluation

Related Articles