Method Article

Poprawa ostrości dźwięku przy użyciu gier wideo z losowymi kropkami

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

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

Prezentowany tutaj jest protokół poprawiający stereoostrość za pomocą oprogramowania do nauki percepcyjnej opartego na bodźcach losowych kropek. Pacjenci to osoby z niedoborem stereoskopu, bez zeza. Protokół łączy wizyty w centrum optometrii z ćwiczeniami domowymi z wykorzystaniem oprogramowania. Ewolucja zgodności i stereoostrości jest przechowywana w chmurze.

Abstract

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

Konwencjonalna terapia niedowidzenia polega na okluzji lub penalizacji oka dominującego, chociaż te metody zwiększają stereoskopową ostrość widzenia w mniej niż 30% przypadków. Aby poprawić te wyniki, proponujemy leczenie w formie gry wideo, wykorzystujące bodźce losowe i percepcyjne techniki uczenia się w celu stymulacji stereoostrości. Protokół jest przeznaczony dla pacjentów z niedoborem stereoskopologii w wieku od 7 do 14 lat, którzy byli już leczeni z powodu niedowidzenia i mają jednooczną najlepiej skorygowaną ostrość wzroku do dali wynoszącą co najmniej 0,1 logMAR. Pacjenci są zobowiązani do ukończenia programu uczenia się percepcyjnego w domu za pomocą gry wideo. Podczas gdy zgodność jest przechowywana automatycznie w chmurze, okresowe wizyty w centrum optometrii są wykorzystywane do śledzenia ewolucji pacjenta i dostosowywania zapotrzebowania gry na stereoskopowość, aż do osiągnięcia najmniejszej wykrywalnej rozbieżności. Protokół okazał się skuteczny, a skuteczność jest mierzona w kategoriach dwupoziomowego wzmocnienia w losowym teście stereoostrości (globalny test referencyjny stereoostrości lub cyklopowy test referencyjny stereoostrości). Co więcej, uczenie się bodźców losowych punktów przenosi się na przyśrodkową boczną ostrość stereoskopową zgodnie z testem Wirt Circles, w którym kryterium sukcesu jest końcowa stereoostrość ponad 140", a osiągnięte wzmocnienie odpowiada nie mniej niż dwóm poziomom ostrości stereoskopowej. Sześć miesięcy później losowy punktowy test stereoostrości nie wykazał żadnego zmniejszenia osiągniętej stereoostrości.

Introduction

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

Amblyopia to zaburzenie rozwojowe widzenia przestrzennego, często związane z istnieniem zeza, anizotropii lub deprywacji formy w młodym wieku1. Częstość występowania niedowidzenia w populacji ogólnej waha się od 1,3%-3,6%2. Konwencjonalna terapia niedowidzenia rozpoczyna się od korekcji wszelkich wad refrakcji, po której następuje zamknięcie dobrego oka za pomocą plastra lub penalizacji atropiny3. Chociaż wyniki leczenia konwencjonalnego są początkowo dobre, a 73%-90% pacjentów doświadcza poprawy ostrości wzroku, poprawa ta nie jest równoznaczna z normalną ostrością wzroku u około 50% pacjentów. Co więcej, dzieci często doświadczają pogorszenia stanu nawet po udanym leczeniu2. Poprzednie badanie wykazało, że w odniesieniu do widzenia obuocznego, zaledwie 28% pacjentów z niedowidzeniem anizotropowym odnotowało dwa lub więcej poziomów poprawy w wyniku leczenia4. Przeprowadzono niewiele badań mających na celu ocenę strategii poprawy stereopsji w przypadkach niedowidzenia, pomimo faktu, że stereopsja jest niezbędna dla percepcji wzrokowej u ludzi5. Konwencjonalna terapia niedowidzenia, która daje dobre wyniki w zakresie ostrości wzroku, ale słabe wyniki w zakresie widzenia obuocznego, może skorzystać z opracowania modelu interwencyjnego mającego na celu poprawę stereoostrości u pacjentów z niedowidzeniem w wywiadzie2.

W ciągu ostatnich 10 lat niektórzy badacze zaproponowali alternatywne podejście do zrozumienia przebiegu niedowidzenia6,7. To zrozumienie zmotywowało do zaproponowania modelu interwencyjnego skoncentrowanego na treningu dichoptycznym w celu odzyskania widzenia obuocznego8,9. Terapia niedowidzenia polegająca na ukierunkowanych działaniach gamifikacyjnych do użytku przez pacjenta w domu została uznana za skuteczną w wielu przypadkach10,11.

Pomimo tego, ten trening dychoptyczny jest nieskuteczny w poprawie ostrości stereoskopowej12. Dwa współczesne badania kliniczne wykorzystujące antysupresyjny model treningu dichoptycznego nie wykazały poprawy stereoostrości11,13. Najnowsze badania wskazują jednak, że stymulacja dichoptyczna jest w stanie zmniejszyć głębokość i zakres tłumienia oraz poprawić widzenie obuoczne (przywracając jednoczesną percepcję obuoczną). W niektórych przypadkach zbiega się to z poprawą stereoostrości14,15.

Niektóre badania proponują inne podejście interwencyjne, które koncentruje się na bezpośredniej stymulacji stereopsji poprzez percepcyjne działania edukacyjne16,17. Badania te ograniczają się do szeregu przypadków leczonych w warunkach laboratoryjnych. W badaniu Astle'a i wsp. stereopsja była stymulowana u dwóch dorosłych anemotropowych amblyopes16 w ciągu dziewięciu sesji laboratoryjnych. Leczenie obejmowało stymulację obuoczną za pomocą lustrzanego stereoskopu z parami stereogramów opartymi na obrazach z losowymi kropkami. Ding i Levi stymulowali stereopsję w trakcie leczenia prowadzonego całkowicie w warunkach laboratoryjnych, przy użyciu lustrzanego stereoskopu i stereogramów opartych na plastrach Gabora18. Badanymi było pięć osób dorosłych, z których czworo nie miało stereopsji, a jedna miała niedobór stereoskopii. Badani musieli wykonać od 3 000 do 20 000 prób treningu uczenia się percepcyjnego.

Ponadto, Xi et al. badali amblyopy anizotropowe w trakcie 10 -13 sesji treningowych percepcyjnego uczenia się, podczas których tekstury anaglifów 3D były używane do stymulowania stereopsji19. Wreszcie, w badaniu Vedamurthy'ego i wsp., 11 dorosłych z niedoborem stereo było zaangażowanych w trening zadań wzrokowo-motorycznych (gra "squash-the-bug") w środowisku rzeczywistości wirtualnej17. Osoby te przeprowadziły 12 600 prób w 35 sesjach w ciągu 8-11 tygodni.

Bezpośrednia stymulacja stereopsji została przeprowadzona w badaniach laboratoryjnych, ale ten model terapii jest czasochłonny i trudny do zastosowania w codziennej praktyce klinicznej, zwłaszcza z dziećmi. W ten sposób opracowano wykonalny model terapii, dla którego wcześniej zaprezentowano udany dowód słuszności koncepcji20. Protokół ten zawiera wyniki prospektywnego, randomizowanego, podwójnie ślepego, równoległego badania grupowego opartego na leczeniu uczenia się percepcyjnego przy użyciu bodźców losowych kropek w formacie gry wideo w celu poprawy stereoostrości. Przedstawiono szczegółowe wyjaśnienie protokołu zastosowanego w tym badaniu.

Protocol

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

Projekt badania został zatwierdzony przez Komitet Etyki Kraju Basków i był zgodny z założeniami Deklaracji Helsińskiej. Pisemną świadomą zgodę uzyskano od uczestników biorących udział w badaniu lub ich opiekunów prawnych. Rysunek 1 przedstawia kroki protokołu.

1. Rekrutacja uczestników

  1. Rekrutacja pacjentów o następujących cechach: w wieku od 7 do 14 lat z refrakcyjnym niedowidzeniem i/lub skutecznie leczonym niedowidzeniem zeza (dzieci z zezem kwalifikują się do udziału tylko wtedy, gdy niewspółosiowość osi widzenia została pomyślnie skorygowana za pomocą okularów, terapii wzrokowej i/lub operacji zeza); z jednooczną najlepszą skorygowaną ostrością wzroku do dali ≥0,1 logMAR21; i stereoostrość mierzona w zakresie 800"-200" (gruboziarnisty-umiarkowany niedobór stereo)22 zgodnie z testem stereogramu z losowymi punktami23.
    1. Aby określić "niedowidzenie refrakcyjne", należy wziąć pod uwagę międzygałkowy błąd różnicy refrakcji za pomocą autorefrakcji w warunkach cykloplegii.
      UWAGA: Niedowidzenie anizotropowe definiuje się, gdy pacjent wykazuje międzygałkowy błąd różnicy refrakcji wynoszący ≥1 dioptrii sferycznej (D), (odpowiednik sferyczny). Niedowidzenie izotropowe definiuje się, gdy cykloplegyczna wada refrakcji w każdym oku hipermetropii lub krótkowzroczności ≥4,00 D i/lub astygmatyzmu ≥2,00 D, a międzygałkowy błąd różnicy refrakcji wynosi <1 D.
    2. Aby określić skutecznie leczone niedowidzenie zeza, sprawdź, czy nie ma zeza za pomocą jednoocznego testu zakrywania-odsłaniania i stymulowania akomodacji z wynikiem ostrości litery 20/30, aby upewnić się, że badany patrzy na literę z dołkiem centralnym podczas wykonywania ruchu utrwalającego24.
  2. Wyklucz pacjentów z następującymi cechami: zez; hiperforia (odchylenie w górę) 2 dioptrii pryzmatu lub więcej; oczopląs; anizotropia hipermetropiczna, w której pacjent przedstawia sferyczną równoważną różnicę między oczami 3 dioptrii (lub więcej), jeśli jest korygowany okularami (w celu zapobiegania aniseikonii); jakakolwiek patologia oka; zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi; i wszelkie zaburzenia poznawcze. Wyklucz pacjentów bez dostępu do komputera lub bez połączenia z Internetem w domu.

2. Oceny wizualne

  1. Przed rozpoczęciem tej sekcji należy przeprowadzić podstawową ocenę optometryczną w celu zebrania danych wyjściowych i zapewnienia wszystkich odpowiednich kryteriów włączenia/wyłączenia.
    1. Zmierz najlepszą skorygowaną ostrość wzroku do dali (BCVA) za pomocą badania wczesnego leczenia retinopatii cukrzycowej (wykres ostrości wzroku ETDRS).
    2. Sprawdź, czy nie ma zeza, jak wyjaśniono w kroku 1.1.2.
    3. Pomiar stereoostrości w stałej odległości 40 cm, przy oświetleniu 120 cd/m2,
      UWAGA: Kontrola oświetlenia gwarantuje spójność kontrastu między kropkami a tłem we wzorcu testowym. Odległość pacjenta od głowy do testu jest zmienną krytyczną, ponieważ jest uwzględniona w równaniu, które ustala wynik stereoostrości.
      1. Zmierz globalną stereoostrość za pomocą stereogramu z losowymi kropkami (aby uniknąć wskazówek monokularowych) przeprowadzonego zgodnie z instrukcjami producenta testu.
      2. Zmierz lokalną stereoostrość za pomocą testu konturowego pomimo obecności sygnałów monokularowych za pomocą testu Wirt Circles przeprowadzonego zgodnie z instrukcjami producenta testu.
    4. Zmierz wadę refrakcji za pomocą refrakcji cykloplegicznej (1% cyklopentolanu) zgodnie z wytycznymi Pediatric Eye Disease Investigator Group (PEDIG)25,26.
    5. Wyklucz jakąkolwiek patologię oka dzięki dogłębnemu badaniu bieguna przedniego (lampa szczelinowa) i tylnego (oftalmoskop pośredni
      6. ).
  2. Przeprowadzenie pierwszej wizyty w centrum optometrycznym z pacjentami.
    1. Utwórz profil pacjenta w aplikacji usługi gier.
      1. Ustaw identyfikator użytkownika i hasło pacjenta.
      2. Ustaw rozstaw źrenic pacjenta.
    2. Zainstaluj skomputeryzowaną grę stereoskopową na komputerze pacjenta.
    3. Skonfiguruj grę, klikając panel konfiguracji.
      1. Ustaw fizyczne wymiary ekranu komputera pacjenta.
      2. Upewnij się, że użytkownik prawidłowo nosi okulary anaglifowe (z czerwonym filtrem nad lewym okiem).
    4. Zmierz podstawową ostropszość stereopsji pacjenta za pomocą skomputeryzowanej gry stereoskopowej.
      1. Poproś pacjenta, aby zagrał w grę pod nadzorem, jak wyjaśniono w punkcie 3.4.
      2. Zapoznaj się z wynikiem zapisanym w chmurze za pomocą aplikacji usługi gier.
    5. Korzystając z ostrości podstawowej stereopsji pacjenta, ustaw podstawowy poziom pacjenta w aplikacji usługi gry.
      1. Skomputeryzowana gra stereoskopowa definiuje trzy kategorie stymulacji, z których każda jest związana z wartością przedziału ostrości stereoskopowej: słaba (840"-300"), zgrubna (480" -210") i umiarkowanie drobna stereopsja (300" -30"). Pacjenci zaczynają od najwyższego poziomu, na którym mogą zidentyfikować bodziec stereopsji. Na przykład u pacjenta z progiem stereoskopowym 720 cali przypisz słaby poziom stereopsji do profilu pacjenta.
    6. Wyjaśnij uczestnikom, jak wykonywać ćwiczenia w domu, jak wyjaśniono w sekcji 3.
  3. Wykonuj wizyty kontrolne po zakończeniu każdych 15 sesji terapeutycznych z komputerową grą stereoskopową w okresie treningu.
    1. Otwórz aplikację usługi gier, otwórz profil pacjenta i sprawdź zarówno dane dotyczące zgodności, jak i wyników stereopsji.
      1. Przypomnij rodzicom i uczestnikom o tym, jak ważne jest przestrzeganie odległości roboczej od ekranu.
      2. Przypomnij rodzicom i uczestnikom o tym, jak ważne jest przestrzeganie przepisów.
    2. Oceń logMAR BCVA na odległość za pomocą testu ETRDS, aby sprawdzić, czy nie ma pogorszenia w stosunku do wartości początkowych.
    3. Zmierz ostropsję stereopsji pacjenta za pomocą skomputeryzowanej gry stereoskopowej (krok 2.2.4)
    4. Ustaw podstawowy poziom pacjenta w aplikacji usługi gier (krok 2.2.5).
  4. Wykonaj końcową ocenę optometryczną po zakończeniu 60 sesji terapeutycznych za pomocą skomputeryzowanej gry stereoskopowej (koniec leczenia) w celu zebrania danych o wynikach.
    UWAGA: Ta ocena odtwarza podstawową ocenę optometryczną, kładąc nacisk na pomiar globalnej i lokalnej stereopsji.
  5. Wykonaj kontrolną ocenę optometryczną 6 miesięcy po zakończeniu, aby zapewnić stabilność wyników.
    UWAGA: Ta ocena odtwarza podstawową ocenę optometryczną, kładąc nacisk na pomiar globalnej i lokalnej stereopsji.

3. Ćwiczenia lecznicze wykonywane w domu

  1. Wyjaśnij uczestnikom, że muszą odbyć kurs szkoleniowy z wykorzystaniem skomputeryzowanej gry stereoskopowej w domu przez sześćdziesiąt 8 minut.
  2. Wyjaśnij, że każda sesja musi być wykonana w innym dniu i że należy ukończyć pięć sesji w tygodniu. Wyjaśnij pacjentom, że zespół badawczy będzie miał dostęp do ich danych dotyczących zgodności i wyników w chmurze.
  3. Poinstruuj pacjentów, aby zgłaszali się do centrum optometrii na wizytę kontrolną po każdych 15 sesjach, które powinny zostać zakończone w ciągu 3 tygodni, aby uznać zgodność za 100%, a we wszystkich przypadkach w ciągu maksymalnie 6 tygodni.
  4. Wyjaśnienie, jak korzystać ze skomputeryzowanej gry stereoskopowej
    1. Poproś uczestnika, aby usiadł w odległości 80 cm od ekranu komputera. Wyjaśnij, że pacjenci nie powinni próbować oszukiwać programu, zbliżając się do ekranu.
    2. Upewnij się, że pomieszczenie jest słabo oświetlone, unikając odbić na ekranie komputera.
    3. Wyjaśnij, że program ma formę gry wideo, w której losowy obrazek z kropkami skrywa ukrytą sylwetkę. Sylwetkę można zobaczyć tylko w trzech wymiarach podczas noszenia okularów anaglifowych.
    4. Daj pacjentowi parę okularów anaglifowych i wyjaśnij, jak je nosić, skupiając się na tym, który filtr pasuje do którego oka (z czerwonym filtrem nad lewym okiem).
    5. Podaj pacjentowi identyfikator i hasło, aby zalogować się do gry (krok 2.2.1).
    6. Poinstruuj pacjenta, aby użył myszki, aby wybrać, która sylwetka się pojawi, wybierając jedną figurę z czterech opcji pokazanych u dołu ekranu (Rysunek 2).
    7. Wyjaśnij, co dzieje się po wybraniu sylwetki.
      1. Jeśli odpowiedź jest poprawna, oprogramowanie emituje wysoki dźwięk, a w nagrodę pojawia się prawidłowy obraz w postaci pełnokolorowego obrazu.
      2. Jeśli odpowiedź jest nieprawidłowa, oprogramowanie emituje głęboki dźwięk. Gracz ma jeszcze dwie próby znalezienia właściwej odpowiedzi.
      3. Jeśli wystąpią trzy następujące po sobie błędne odpowiedzi, oprogramowanie pokaże poprawną odpowiedź.
    8. Wyjaśnij pacjentowi, że po każdym badaniu oprogramowanie generuje nowy ekran z obrazem z losowymi kropkami, który ukrywa nową ukrytą sylwetkę.
    9. Wyjaśnij pacjentowi, że ukryta sylwetka staje się trudniejsza do znalezienia w miarę postępu sesji i że jest to normalne.
    10. Wyjaśnij pacjentowi, że po zakończeniu sesji oprogramowanie przechowuje wyniki na serwerze w chmurze, umożliwiając optometryście zdalne śledzenie zgodności i ewolucji stereoostrości.
      UWAGA: Podkreśl znaczenie stabilnego połączenia Wi-Fi i prawidłowego zamknięcia skomputeryzowanej gry stereoskopowej.

Results

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

Jako reprezentatywny przykład wyników, które można osiągnąć po zastosowaniu tego protokołu, podsumowujemy wyniki niedawnego badania przeprowadzonego przez Portela et al.20. Rysunek 3 i Rysunek 4 pokazuje wyniki, które zostały uzyskane.

Szesnaście osób z niedoborem stereoskopu w wieku od 7 do 14 lat zostało włączonych do tego badania, z których cztery miały historię niedowidzenia refrakcyjnego (2 anizotropowe i 2 izotropowe). Dwunastu pacjentów miało historię skutecznie leczonego niedowidzenia zeza, a czterech z nich miało historię zarówno niedowidzenia zezowego, jak i anizotropowego. Jedenaście z 12 osób z historią niedowidzenia zeza prezentowało ezotropię, a jeden prezentował egzotropię. Wszyscy uczestnicy przeszli wcześniej terapię niedowidzenia i osiągnęli dobry poziom ostrości wzroku, ale nie osiągnęli dobrego poziomu stereoostrości (mniej lub równego 200"). Wszyscy badani, z wyjątkiem jednego, byli w stanie ukończyć 60 przydzielonych sesji treningowych, z których każda trwała 8 minut (w sumie 8 godzin). Za przestrzeganie zaleceń uznano 100%, gdy pacjenci ukończyli szkolenie w czasie krótszym niż 12 tygodni i 0%, gdy szkolenie trwało dłużej niż 24 tygodnie. Średnio badani potrzebowali 79 dni, aby ukończyć 60 sesji (IQR = 66-102 dni); W związku z tym przekroczyli minimalną zalecaną zgodność wynoszącą pięć sesji tygodniowo. Wyniki w zakresie zgodności były doskonałe (88,36%).

Ostrość wzroku wśród badanych pozostała stabilna w trakcie i po terapii. Stereoostrość uległa jednak poprawie u znacznej liczby badanych (patrz Rysunek 3). Średnie, mediany oraz wartości minimalne i maksymalne przedstawiono w tabeli 1. Gdy analizowano je za pomocą testu U Manna-Whitneya, stereoostrość znacznie się poprawiła po leczeniu (test stereoostrości z losowymi kropkami, p = 0,019; Test Wirt Circles, p = 0,014). Dla lepszego zrozumienia, Rysunek 4 przedstawia graficzną prezentację poprawy stereoostrości między rozpoczęciem a końcem terapii.

Stereoostrość poprawiła się o co najmniej jeden poziom u 11 badanych, gdy stereoostrość została zmierzona za pomocą losowego testu stereoostrości. Tam, gdzie stereoostrość oceniano za pomocą testu Wirt Circles, poprawę o co najmniej jeden poziom zaobserwowano również u 11 osób. Klinicznie rzecz biorąc, poprawa stereoostrości mierzona za pomocą losowego testu stereoostrości jest znacząca, gdy poprawa osiąga co najmniej dwa poziomy (kryteria Adama)27, a osiągnięto to u siedmiu osób. Tam, gdzie zastosowano test Wirt Circles, poprawa o co najmniej dwa poziomy i stereoostrość równa lub lepsza niż 140" jest uważana za znaczącą (kryteria Levi's)12, i została osiągnięta u 10 badanych. Po 6 miesiącach wyniki były stabilne zgodnie z testem stereoostrości z losowymi punktami. Jest to test referencyjny do pomiaru stereoostrości, a jego główną cechą jest doskonała niezawodność testu-ponownego testu23.

figure-results-1

Rysunek 1: Kroki protokołu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2

Rysunek 2: Logiczny przebieg gry. Temat musi wskazać, która figura się pojawi, wybierając jedną z tych pokazanych u dołu ekranu (ilustracja po lewej). Jeśli odpowiedź jest poprawna, oprogramowanie emituje wysoki dźwięk, a ten sam obraz pojawia się w formie obrazu (prawy obraz). Jeśli badany udzieli trzech kolejnych poprawnych odpowiedzi, oprogramowanie generuje nowy ekran z obrazem z losowymi kropkami reprezentującym dokładniejszą stereopsję. Jeśli osoba badana udzieli błędnej odpowiedzi, oprogramowanie wyemituje głęboki dźwięk, a obraz z losową kropką pozostaje taki sam (obraz po lewej). Wreszcie, jeśli podmiot udzieli trzech kolejnych błędnych odpowiedzi, oprogramowanie pokaże poprawną odpowiedź (prawy obraz). Ten rysunek został zaadaptowany z Portela et al.20 za zgodą Optometry and Vision Science. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-3

Rysunek 3: Pomiary podstawowego i pozabiegowego poziomu stereoostrości. Do pomiaru stereoostrości wykorzystano testy stereoostrości z losowymi punktami (RDS) i kręgi Wirta. Pomiary są podawane w logarytmach sekund kątowych. Ten rysunek został zaadaptowany z Portela et al.20 za zgodą Optometry and Vision Science. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4

Rysunek 4: Mediany danych stereoostrości przed i bezpośrednio po leczeniu dla każdego testu stereoostrości. (A) Test stereoostrości z losowymi punktami (RDS) i (B) test Wirt Circles. Pola wskazują kwartyle 25% i 75%. Pomiary są podawane w logarytmach sekund kątowych. Ten rysunek został zaadaptowany z Portela et al.20 za zgodą Optometry and Vision Science. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

powiedział: powiedział: Rozdział szt. szt. szt. szt. szt.
Podstawowy stereoStereo po zabiegu
WirtRST (Biblioteka)WirtRST (Biblioteka)
znaczyć293.13±271.17475.00±240.84107,50±51,60305.63±306.50
mediana200 [od 95 do 400] 95%400 [od 250 do 800] 95%100 [od 60 do 140] 95%150 [od 100 do 700] 95%
Min50200Rozdział 40Rozdział 40
Max800800200800

Tabela 1: Średnie, odchylenie standardowe, mediany, przedziały międzykwartylowe oraz maksymalne i minimalne wartości stereoostrości. Lewa kolumna przedstawia wyjściowe dane dotyczące stereoostrości, a prawa kolumna pokazuje wyniki stereoostrości po leczeniu. Stereoostrość mierzono za pomocą stereoostrości z losowymi punktami (RDS) i testów Wirt Circles. Pomiary są podawane w sekundach kątowych. Ten rysunek został zaadaptowany z Portela et al.20 za zgodą Optometry and Vision Science.

Discussion

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

Przedstawiono tutaj protokół bezpośredniej stymulacji stereoostrości, w którym obrazy stereoskopowe z losowymi punktami są wykorzystywane do poprawy ostrości stereoskopowej u osób z niedoborem stereoskopii. W czterech poprzednich badaniach oceniano wyniki bezpośredniej stymulacji 16,17,18,19. Ten najnowszy protokół wnosi dodatkowe cechy do wyżej wymienionych modeli interwencyjnych.

Proponowany model interwencji jest przeznaczony dla pacjentów z niedowidzeniem zezowym lub anizotropowym w wywiadzie, którzy już przeszli leczenie (tj. korekcję optyczną, okluzję, operację zeza, terapię widzenia) i osiągnęli najlepszą skorygowaną ostrość wzroku wynoszącą co najmniej 0,1 logMAR, ale których stereoostrowidzność pozostaje niska (między 200"-800"). Celem protokołu jest poprawa stereoostrości w takich przypadkach.

Wykazano już, że bezpośrednia stymulacja stereopsji jest skuteczna w zwiększaniu stereoostrości u osób z niedoborem stereoskopii 16,17,18,19. Jednak, aby system stymulacji był wykonalny, terapia musi być przeprowadzona w domu pacjenta, aby osiągnąć 3000-20 000 prób potrzebnych do uczenia się.

We wcześniej opublikowanym badaniu, które potwierdziło tę procedurę i zostało podsumowane powyżej, 11 osób poprawiło swoją stereoostrość20. Jednak pięciu badanych nie doświadczyło wzrostu stereoostrości (ryc. 3). Może to być spowodowane obecnością zeza o małym kącie nachylenia, niewykrywalnego w teście pokrycia. Read wywnioskował, że ponieważ obrazy z lewego i prawego oka powinny znajdować się w obszarze fuzji Panuma, normalna stereoostrość powinna wymagać wyrównania w granicach 0,6 dioptrii pryzmatu28. Obszar fuzji Panuma wynosi ±5-20 minut kątowych (0,1-0,6 dioptrii pryzmatu w dołku centralnym) i może się zdarzyć, że wyrównanie w tym oknie jest potrzebne do utrzymania wysokiej jakości ostrości stereoskopowej29. Badanie przeprowadzone przez Holmesa i wsp. wykazało, że test pokrycia nie wykrył odchyleń poniżej ±3 dioptrii pryzmatów; W związku z tym obecność niewykrywalnego zeza może zagrozić zdolności pacjenta do uzyskania doskonałej stereoostrości24.

Grywalizacja została wykorzystana do zwiększenia motywacji pacjentów i przestrzegania zaleceń lekarskich. Co więcej, program przechowuje dane w chmurze po każdej sesji, dzięki czemu lekarz może zdalnie śledzić aktywność pacjenta na co dzień. Dzięki tej funkcji wyniki przestrzegania zaleceń są doskonałe (88,36%) i porównywalne z tymi odnotowanymi w dwóch wcześniejszych badaniach, w których osoby z niedowidzeniem otrzymywały leczenie stymulacją dichoptyczną za pomocą iPada w domu10,11. Są one również znacznie lepsze niż zgłoszone wyniki badania PEDIG w podobnych warunkach, w którym tylko 22,5% próby zdołało ukończyć ponad 75% przepisanego leczenia13. Wykazana tutaj zgodność przewyższa również tę zgłoszoną w badaniach, w których oceniano skuteczność leczenia okluzji w niedowidzeniu (70% zaleceń, gdy przepisano 6 godzin okluzji i 50%, gdy przepisano 12 godzin)30. Aplikacja internetowa ma tę dodatkową zaletę, że rodzice nie są zobowiązani do prowadzenia rejestru przestrzegania przepisów przez ich dziecko13. Jedynym obowiązkiem optometrysty jest dostęp do serwera i sprawdzanie danych zebranych dla każdego pacjenta na koniec każdej sesji za pomocą skomputeryzowanego programu do gry stereoskopowej.

W okresie szkolenia pacjenci odwiedzają centrum optometrii (wizyty kontrolne), dzięki czemu optometrysta może podkreślić znaczenie odległości użytkownika od ekranu. Optometryści ustalają również kategorię stymulacji (słaba, zgrubna, umiarkowanie drobna) podczas tych wizyt kontrolnych. Teorie uczenia się percepcyjnego przewidują, że poprawa jest mniej prawdopodobna, jeśli pacjent nie pracuje na swoim progu (np. jeśli pacjent zbliża się do ekranu lub pracuje w kategorii łatwiejszej stymulacji). Wyniki te zostały potwierdzone w badaniu przeprowadzonym w celu walidacji tego protokołu20. Odległość między użytkownikiem a ekranem jest poza kontrolą oprogramowania i dlatego odpowiedzialność za nią ponosi pacjent lub jego rodzice.

Decyzja o zastosowaniu podejścia opartego na losowych kropkach do zaprojektowania skomputeryzowanej gry stereoskopowej może być krytyczna. Stymulacja za pomocą obrazów stereoskopowych z losowymi punktami nigdy nie jest bez znaczenia: nawet pacjenci pracujący poniżej swojego progu doświadczają poprawy. W procesie uczenia się percepcyjnego wielokrotna ekspozycja na sam bodziec losowy punktowy poprawi widzenie obuoczne. Zadaniem pacjenta, które jest szczególnie trudne dla pacjentów z zezem31 w wywiadzie, jest fuzja skorelowanych losowych kropek postrzeganych przez każde oko12 bez tłumienia. Zwiększa to ich zdolność do odróżniania skorelowanych punktów (sygnału) od tych, których nie można połączyć (szum). Trening tego typu mógł poprawić reakcję detektora rozbieżności, biorąc pod uwagę, że uczenie percepcyjne poprawiłoby odpowiedź fuzyjną i poprawiło zdolność pacjenta do oddzielenia sygnału od szumu32.

Jednym z zagrożeń związanych z percepcyjnym podejściem do uczenia się jest selektywność. Metoda ta wykazała, że trening stereogramu z losowymi punktami nie jest selektywny, ponieważ uczenie się jest przenoszone na przyśrodkową stereoostrość boczną mierzoną za pomocą testu Wirt Circles. Kolejnym odkryciem, które świadczy o skuteczności tej metody leczenia, jest stabilność osiąganych wyników. W różnych badaniach sprawdzano, czy poprawa osiągnięta u osób z niedowidzeniem w wyniku treningu percepcyjnego uczenia się jest stabilna 16,17,19,33. Model ten wykazał stabilność poprawy mierzonej za pomocą losowego testu stereoostrości punktowej podczas 6-miesięcznej wizyty kontrolnej.

Wykryto kilka ograniczeń. Konstrukcja oprogramowania wymaga, aby kategoria stymulacji była ustawiana ręcznie, podczas gdy proces ten powinien być w idealnym przypadku automatyczny zgodnie z ewolucją pacjenta. Zaimplementowany warunek zaliczenia można poprawić, rozważając możliwość przesunięcia pacjenta z powrotem do ustawienia zgrubnej stereoostrości, jeśli pacjent nie przejdzie poziomu kilka razy z rzędu. W każdym razie procedura schodowa jest odrzucana, ponieważ jednym z celów grywalizacji jest poprawa motywacji pacjenta poprzez mechanikę gry. Pacjent powinien odczuwać postęp i sukces, niezależnie od tego, czy jego stan kliniczny ulega poprawie, czy pogorszeniu. Osiąga się to poprzez ukrywanie łatwiejszych prób w przebiegu gry (choć nie za pomocą standardowej procedury schodowej, której celem jest szybkie i dokładne określenie progu, przy którym wydajność wynosi 50%). Kolejnym ulepszeniem jest automatyczne monitorowanie odległości pacjenta od ekranu. Nie znamy jednak rozwiązania, które nie wiązałoby się z użyciem specjalnego sprzętu, choć może warto przetestować niestandardowe oprogramowanie do śledzenia głowy kamery internetowej.

Inne ograniczenia wynikają z projektu badania i obejmują: (1) większość pacjentów miała historię zeza (próba osób z historią niedowidzenia anizotropowego była zbyt mała); (2) przedział wiekowy był ograniczony do 7-14 lat; oraz (3) zakres stereoostrości wynosił od 800 "do 200". W przyszłych badaniach interesujące byłoby zweryfikowanie wpływu terapeutycznego na niedowidzenie anizotropowe i grubszą stereoostrowzroczność oraz u osób starszych.

Disclosures

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

Test komputerowy został opracowany na Uniwersytecie w Oviedo przez S.M.-G., który jest współautorem tego manuskryptu. Po zakończeniu tego badania, VISIONARY TOOL, S.L. (znaleziony w ), podmiot prywatny, skontaktował się z S.M.-G. oraz J.A.P.-C. z możliwością wzięcia udziału w rozwoju skomputeryzowanego narzędzia do treningu wizualnego, które obejmuje kilka gier i testów, z których jednym jest gra z ukrytą sylwetką z losowymi kropkami, o której mowa w tym artykule.

Acknowledgements

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

Autorzy pragną podziękować klinice terapii wizualnej VISUALIA, która częściowo wsparła rozwój testu komputerowego, w porozumieniu z Uniwersytetem w Oviedo (FUO-EM-104-12).

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Autorrefraktometr, model TRK 1PTopcon, JaponiaPomiary wad refrakcji za pomocą autorrefrakcji
Komputerowa gra stereoskopowaUniwersytet w Oviedo, HiszpaniaSam test komputerowy został opracowany na Uniwersytecie w Oviedo przez SM-G, współautora tego manuskryptu. Po zakończeniu tego badania prywatna firma o nazwie VISIONARY TOOL (www.visionarytool.com) skontaktowała się zarówno z SM-G, jak i-C, aby wziąć udział w rozwoju skomputeryzowanego narzędzia do szkolenia wizualnego. To narzędzie zawiera kilka gier i testów. Ten użyty w tym artykule, oparty na losowych sylwetkach ukrytych w kropkach, jest jednym z nich.
Test stereoostrości w wieku przedszkolnym RandotStereo Optical Company Inc, USAGlobalny test stereoostrości
Model ekranuSIFIMAV, WłochyLogarytmiczny wykres ostrości wzroku Format ETDRS
Test Wirt CirclesStereo Optical Company Inc, USALokalny test stereoostrości

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