Prezentowany tutaj jest protokół oceny obuocznych ruchów gałek ocznych i kontrolowanych przez spojrzenie badań przesiewowych centralnego pola widzenia u uczestników z utratą widzenia centralnego.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Prezentowany tutaj jest protokół oceny obuocznych ruchów gałek ocznych i kontrolowanych przez spojrzenie badań przesiewowych centralnego pola widzenia u uczestników z utratą widzenia centralnego.
Zwyrodnienie plamki żółtej zazwyczaj skutkuje niejednorodnymi wadami centralnego widzenia obuocznego. Obecnie dostępne podejścia do oceny centralnego pola widzenia, takie jak mikroperymetria, mogą badać tylko jedno oko na raz. W związku z tym nie mogą wyjaśnić, w jaki sposób wady w każdym oku wpływają na interakcję obuoczną i funkcjonowanie w świecie rzeczywistym. Prezentacja bodźca dychoptycznego za pomocą systemu sterowanego wzrokiem może zapewnić wiarygodny pomiar pola widzenia jednoocznego/obuocznego. Jednak prezentacja bodźców dichoptycznych i jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych są wyzwaniem, ponieważ urządzenia optyczne instrumentów, które prezentują bodziec w sposób dychoptyczny (np. haploskop), zawsze zakłócają działanie urządzeń śledzących ruch gałek ocznych (np. Eye-trackery oparte na podczerwieni). W związku z tym celem było: 1) opracowanie metody prezentacji bodźców dichoptycznych z jednoczesnym śledzeniem ruchu gałek ocznych, przy użyciu okularów z migawką 3D i monitorów 3D-ready, które nie są narażone na zakłócenia oraz 2) wykorzystanie tej metody do opracowania protokołu oceny centralnego pola widzenia u osób z utratą widzenia centralnego. Wyniki pokazały, że ta konfiguracja stanowi praktyczne rozwiązanie do niezawodnego pomiaru ruchów gałek ocznych w warunkach obserwacji dichoptycznej. Ponadto wykazano również, że metoda ta może oceniać centralne pole widzenia obuoczne sterowane wzrokiem u osób z utratą widzenia centralnego.
Zwyrodnienie plamki żółtej jest zazwyczaj obustronnym stanem wpływającym na widzenie centralne, a wzorzec utraty wzroku może być niejednorodny. Centralny ubytek wzroku może być symetryczny lub asymetryczny między dwojgiem oczu1. Obecnie dostępnych jest kilka technik oceny centralnego pola widzenia w zwyrodnieniu plamki żółtej. Wykres siatkowy Amslera zawiera wzór siatki, który może być używany do ręcznego filtrowania centralnego pola widzenia. Zautomatyzowane obwody (np. analizator pola widzenia Humphreya) prezentują błyski światła o różnej jasności i rozmiarach w znormalizowanej misce Ganzfelda w celu zbadania pola widzenia. Mikroperymetria zależna od spojrzenia prezentuje bodziec wizualny na wyświetlaczu LCD. Mikroobwody mogą kompensować ruchy mikrogałek ocznych, śledząc obszar zainteresowania na siatkówce. Mikroobwody mogą badać lokalne obszary w centralnej siatkówce pod kątem zmian w funkcjonowaniu, ale mogą badać tylko jedno oko na raz. W związku z tym badania mikroperymetryczne nie mogą wyjaśnić, w jaki sposób niejednorodne defekty w każdym oku wpływają na interakcję obuoczną i funkcjonowanie w świecie rzeczywistym. Istnieje niezaspokojona potrzeba opracowania metody wiarygodnej oceny pola widzenia w warunkach obserwacji, które są bardzo zbliżone do obserwacji w świecie rzeczywistym. Taka ocena jest niezbędna, aby zrozumieć, w jaki sposób ubytek pola widzenia jednego oka wpływa na wadę obuocznego pola widzenia. Proponujemy nowatorską metodę oceny centralnego pola widzenia u osób z centralną utratą wzroku w warunkach widzenia dichoptycznego (tj. gdy bodźce wzrokowe są niezależnie prezentowane każdemu z dwojga oczu).
Aby wiarygodnie mierzyć pola widzenia, musi być utrzymana fiksacja w danym miejscu. Dlatego ważne jest, aby połączyć śledzenie ruchu gałek ocznych i prezentację dichoptyczną do oceny obuocznej. Jednak połączenie tych dwóch technik może być trudne ze względu na interferencję między systemami oświetlenia gałek ocznych (np. diodami LED na podczerwień) a elementami optycznymi dichoptycznych systemów prezentujących (np. lustra haploskopu lub pryzmaty stereoskopów). Alternatywnymi opcjami są użycie techniki śledzenia ruchu gałek ocznych, która nie koliduje z linią wzroku (np. technika cewki twardówkowej) lub eye-trackera, który jest zintegrowany z goglamles2. Chociaż każda metoda ma swoje zalety, są też wady. Pierwsza metoda jest uważana za inwazyjną i może powodować znaczny dyskomfort3, a druga metoda ma niskie rozdzielczości czasowe (60 Hz)4. Aby przezwyciężyć te problemy, Brascamp & Naber (2017)5 oraz Qian & Brascamp (2017)6 wykorzystali parę zimnych luster (które przepuszczały światło podczerwone, ale odbijały 95% światła widzialnego) oraz parę monitorów po obu stronach zimnych luster, aby stworzyć prezentację dichoptyczną. Do śledzenia ruchów gałek ocznych w konfiguracji haploskopu użyto wizjera opartego na podczerwieni7,8.
Jednak korzystanie z prezentacji dwufunkcyjnej typu haploskopowego ma pewną wadę. Środek obrotu instrumentu (haploskopu) różni się od środka obrotu oka. W związku z tym wymagane są dodatkowe obliczenia (opisane w Dodatku – A do Raveendran (2013)9) są wymagane do prawidłowych i dokładnych pomiarów ruchów gałek ocznych. Ponadto płaszczyzny akomodacji i wergencji muszą być wyrównane (tj. popyt na akomodację i wergencja muszą być takie same). Na przykład, jeśli odległość robocza (całkowita odległość optyczna) wynosi 40 cm, to zapotrzebowanie na akomodację i wergencję wynosi odpowiednio 2,5 dioptrii i kąty 2,5 metra. Jeśli ustawimy lustra idealnie ortogonalnie, to haploskop jest ustawiony do oglądania na odległość (tj. wymagana wergencja wynosi zero), ale wymagana akomodacja nadal wynosi 2,5D. Dlatego między układem oka a lustrem haploskopu należy umieścić parę wypukłych soczewek (+2,50 dioptrii), aby przesunąć płaszczyznę akomodacji do nieskończoności (tj. wymagana akomodacja wynosi zero). Taki układ wymaga większej przestrzeni między okiem a lustrem wymagany jest układ haploskopu, co prowadzi nas z powrotem do różnicy w środkach obrotu. Problem wyrównania płaszczyzn akomodacji i wergencji można zminimalizować, ustawiając haploskop do bliska widzenia w taki sposób, aby obie płaszczyzny były wyrównane. Wymaga to jednak pomiaru odległości między źrenicami dla każdego uczestnika i odpowiedniego ustawienia luster haploskopowych/monitorów prezentujących bodźce.
W tym artykule przedstawiamy metodę łączenia śledzenia wzroku w podczerwieni opartej na wideo i prezentacji bodźców dichoptycznych za pomocą bezprzewodowych okularów migawkowych 3D i monitorów 3D-ready. Metoda ta nie wymaga żadnych dodatkowych obliczeń i/lub założeń, takich jak te stosowane w przypadku metody haploskopowej. Okulary migawkowe były używane w połączeniu z urządzeniami śledzącymi ruch gałek ocznych w celu zrozumienia fuzji obuocznej10, adaptacji sakkadowej11 i koordynacji wzrokowo-ruchowej12. Należy jednak zauważyć, że okulary stereoskopowe używane przez Maiello i współpracowników10,11,12 były okularami migawkowymi pierwszej generacji, które były połączone przewodem w celu synchronizacji z częstotliwością odświeżania monitora. Co więcej, okulary migawkowe pierwszej generacji są obecnie niedostępne na rynku. W tym miejscu demonstrujemy zastosowanie dostępnych na rynku bezprzewodowych okularów migawkowych drugiej generacji (tabela materiałów) do prezentacji bodźca dichoptycznego i wiarygodnego pomiaru ruchów gałek ocznych i jednoocznych. Dodatkowo demonstrujemy metodę oceny jednoocznego/obuocznego pola widzenia u osób z utratą centralnego pola widzenia. Podczas gdy dychoptyczna prezentacja bodźca wzrokowego umożliwia jednooczną i obuoczną ocenę pól widzenia, obuoczne śledzenie gałek ocznych w warunkach widzenia dichoptycznego ułatwia testowanie pola widzenia w paradygmacie kontrolowanym przez wzrok.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury i protokoły opisane poniżej zostały sprawdzone i zatwierdzone przez instytucjonalną komisję rewizyjną Uniwersytetu Stanowego Wichita, Wichita, Kansas. Uzyskano świadomą zgodę od wszystkich uczestników.
1. Wybór uczestnika
2. Przygotowanie eksperymentu
3. Przeprowadzanie eksperymentu
UWAGA: Głównym eksperymentem tego badania było obuoczne śledzenie gałek ocznych i badanie przesiewowe centralnego pola widzenia za pomocą bodźca dichoptycznego. Centralne badanie przesiewowe pola widzenia było porównywalne z badaniem pola widzenia za pomocą dostępnych na rynku instrumentów (Tabela materiałów). Właściwości fizyczne bodźca wzrokowego, takie jak luminancja celu (~22 cd/m2), luminancja tła (~10 cd/m2), rozmiar celu (Goldmann III – 4 mm2), siatka pola widzenia (siatka Polar 3 z 28 punktami, Rysunek 3) i czas trwania bodźca (200 ms) były identyczne z testami pola widzenia dostępnych na rynku instrumentów. Należy pamiętać, że te wartości luminancji były mierzone przez okulary migawki, gdy migawka była włączona (Tabela uzupełniająca 1). Na potrzeby omawianych tutaj testów luminancja bodźca była stała, w przeciwieństwie do badania pola widzenia, w którym luminancja bodźca jest zmieniana w celu uzyskania progu wykrywalności. Innymi słowy, w eksperymencie zastosowano badania przesiewowe ponadprogowe, a nie progowe. W związku z tym wynikami badania przesiewowego były reakcje binarne (bodźce widziane lub niewidoczne), a nie wartości liczbowe.
4. Analiza
UWAGA: Analiza danych dotyczących ruchu gałek ocznych i pola widzenia może być przeprowadzona na kilka sposobów i zależy od oprogramowania użytego do przeprowadzenia eksperymentu oraz formatu danych wyjściowych z eye trackera. Poniższe kroki są specyficzne dla konfiguracji i programu (patrz Materiały dodatkowe).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pokazane są reprezentatywne ślady ruchu gałek ocznych jednego obserwatora z normalnym widzeniem obuocznym podczas dwóch różnych warunków oglądania (Rysunek 4). Ciągłe śledzenie ruchów gałek ocznych było możliwe, gdy oba oczy oglądały bodziec (Ryc. 4A), a gdy lewe oko oglądało bodziec prawym okiem pod aktywną migawką (Ryc. 4B). Jak wynika z tych śladów, proponowana metoda nie wpływa na jakość pomiaru ruchu gałek ocznych i może mierzyć ruchy gałek ocznych nawet w ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Proponowana metoda pomiaru ruchów gałek ocznych w warunkach widzenia dichoptycznego ma wiele potencjalnych zastosowań. Ocena obuocznego pola widzenia u uczestników z ubytkiem widzenia centralnego, która jest tutaj pokazana, jest jednym z takich zastosowań. Użyliśmy tej metody do oceny obuocznego pola widzenia u piętnastu uczestników z utratą widzenia centralnego, aby zbadać, jak widzenie obuoczne wpływa na niejednorodną utratę centralnego pola widzenia.
Najważniejszym krokiem w protokole jest ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia. Przedstawione tutaj fragmenty badań zostały zaprezentowane w formie abstraktu zatytułowanego "Obuoczna centralna funkcja wzrokowa w zwyrodnieniu plamki żółtej" na dorocznym spotkaniu Amerykańskiej Akademii Optometrii 2019.
To badanie zostało sfinansowane przez LC Industries Postdoctoral research fellowship dla RR i Bosma Enterprises Postdoctoral research fellowship dla AK. Autorzy pragną podziękować doktorom Laurze Walker i Donaldowi Fletcherowi za cenne sugestie i pomoc w rekrutacji uczestników.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Monitor 3D | Benq | NA | Przybliżony koszt (w USD): 500 https://zowie.benq.com/en/product/monitor/xl/xl2720.html |
| Szkło migawki 3D | NVIDIA | NA | Przybliżony koszt (w USD): 300 https://www.nvidia.com/object/product-geforce-3d-vision2-wireless-glasses-kit-us.html |
| Podbródek/czoło | UHCO | NA | Przybliżony koszt (w USD): 750 https://www.opt.uh.edu/research-at-uhco/uhcotech/headspot/ |
| Eyetracker | SR Research | NA | Przybliżony koszt (w USD): 27 000 https://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/ |
| IR naszywka odblaskowa | Tactical | NA | Przybliżony koszt (w USD): 10 https://www.empiretactical.org/infrared-reflective-patches/tactical-infrared-ir-square-patch-with-velcro-hook-fastener-1-inch-x-1-inch |
| MATLAB Software | Mathworks | NA | Przybliżony koszt (w USD): 2150 https://www.mathworks.com/pricing-licensing.html |
| Klawiatura numeryczna | Amazon | CP001878 (model), B01E8TTWZ2 (ASIN) | Przybliżony koszt (w USD): 15 https://www.amazon.com/Numeric-Jelly-Comb-Portable-Computer/dp/B01E8TTWZ2 |
| Psychtoolbox - Dodatek do | freeware | NA | Przybliżony koszt (w USD): FREE http://psychtoolbox.org/download.html |
| statyw (Dekstop) | Manfrotto | MTPIXI-B (model), B00D76RNLS (ASIN) | Przybliżony koszt (w USD): 30 https://www.amazon.com/dp/B00D76RNLS |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie