Методическая статья

A Стандартный полосу препятствий для оценки зрительной функции в сверхнизким Видение и искусственного зрения

DOI:

10.3791/51205

⸱

11 февраля 2014 г.

 ,  ,  ,  , 
1UPMC Eye Center, University of Pittsburgh, 2Department of Biostatistics, University of Pittsburgh

В этой статье

Краткое содержание

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

Мы описываем закрытый, портативный, стандартизированный курс, который может быть использован для оценки обход препятствий в лиц, имеющих сверхнизким видение. Курс является относительно недорогим, простым в управлении, и было показано, чтобы быть надежным и воспроизводимым.

Аннотация

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

Мы описываем закрытый, портативный, стандартизированный курс, который может быть использован для оценки обход препятствий в лиц, имеющих сверхнизким видение. Шесть зрячие управления и 36 полностью ослеп, но в остальном здоровый взрослый мужчина (п = 29) и женщин (N = 13) субъекты (возраст 19-85 лет), были зачислены в одну из трех исследований с участием тестирование Brainport сенсорного замещения устройства. Испытуемых просили ориентироваться на ход до, и после, BrainPort обучение. Они завершили в общей сложности 837 курсов работает в двух разных местах. Средства и стандартные отклонения были рассчитаны для разных типов управления, курсы, огни и визитов. Мы использовали линейную модель смешанных эффектов для сравнения различных категорий в PPWS (процентов предпочтительным скорость ходьбы) и процент ошибок данных, чтобы показать, что итерации курс были должным образом разработана. Курс является относительно недорогим, простым в администрировании, и было показано, что это возможно способ проверить функцию мобильности. Анализ данных демонстрируяES, что для результата процентов ошибки, а также за процентного предпочтительным скорости ходьбы, что каждый из трех курсов разные, и что в пределах каждого уровня, каждый из трех итераций равны. Это позволяет рандомизации курсов во время администрации.

Сокращения:
предпочли скорость ходьбы (PWS)
крейсерская скорость (CS)
процент предпочли скорость ходьбы (PPWS)

Введение

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

Оценки слабым зрением реабилитации должны определить, является ли вмешательство приводит к улучшению функции. Показатели производительности обычно включают чтение или функциональные оценки компьютерных основе 1-9, а также качество жизни вопросники 10-15. Будучи в состоянии также оценить способность низкие пациента видение, чтобы перемещаться вокруг препятствий может также дать ключ к функциональным улучшениям 18 особенно в случае искусственных приборами наблюдения. Geruschat соавт. Недавно опубликовал результаты навигации с сетчатки чип имплантата, что подчеркивает необходимость для стандартной метрики в этой области 17. В настоящее время существует не широко не принято, цель, подтверждено, и всеобъемлющие стандарты для определения потенциала для обхода препятствий.

Разработка функционального теста, который бы коррелировать к навигационным для лиц с ослабленным зрением или "ультра плохим зрением", как рroduced искусственным зрением хочется, но продолжает оставаться трудно. Растущей области искусственного зрения устройств, таких как сетчатки имплантатов чипов 18-24 или сенсорных замещения устройств, таких как Brainport 25 и 26 голос, требует испытание обхода препятствий, которые могли бы соотнести к увеличению навигационные способности, возложенных этими устройствами. Такая оценка не только позволит предметы, чтобы понять свои собственные ограничения, как они проходят свое окружение, но может служить средством для измерения улучшение с ориентации и обучении мобильности или между итераций прототипов устройств улучшения зрения. В идеале, там могут быть некоторые способность оценивать риск человека для падения аварий 27.

Нашей целью было создать полосу препятствий, которые будут полезны для оценки навигационной способности у больных с использованием искусственных устройств со зрением и воспроизведению в области лой видение в целом. Обзор опубликованной литературе на препятствие курсов и нарушения зрения была предпринята с использованием базы данных PubMed. Там были многочисленные попытки на создание стандартизированных курсы препятствие 16,17,28-31,34. Большинство из них не являются переносимыми в том смысле, что было бы трудно точно воспроизвести настройку, в частности для наружных курсов. Магуайр и др.. Описать препятствий, которая используется, чтобы показать производительность мобильности у пациентов с Лебера врожденной слепота. Этот курс имеет преимущество, заключающееся в портативный и небольшой, но это не ясно, будет ли разные итерации были сделаны доступными для предотвращения последствий запоминания, и нет никаких положения о препятствиях, которые не являются на полу, изменения текстуры, или врезаний. Лист дает острый описание потенциальных ловушек в разработке курса и пускают описание открытый курс, который, к сожалению, не сможет быть воспроизведена в точности в АльтерAtive место 30. Velikay-Парел соавт. Описал тест мобильности для использования с сетчатки имплантатов чипов. Эта конструкция была преимущество, заключающееся в портативный и простой для выполнения. В то время как этот курс может быть воспроизведена на альтернативной площадке, никаких конкретных сведения о курсовой строительства не предусмотрены. Более того, и более в отношении было то, что они показали эффект обучения достигается асимптотические уровня из-за курсовой знакомство, поэтому в состоянии предотвратить курс запоминание вообще может устранить озабоченность в связи с потерей обучения эффект со временем 18. Ни один из курсов, описанных до сих пор не были широко приняты с ослабленным зрением или реабилитационных общин.

Авторы впоследствии консультировались с командой из шести слабым зрением трудотерапии и ориентации и специалистов мобильности из Западной Пенсильвании школы для слепых детей (Питтсбург, Пенсильвания) и слабовидящих и услуг по реабилитации Питтсбурга (Homestead, PA) облarding предложил дизайн блюд. Желательно атрибуты функционального препятствий определены включены: портативность для легкого монтажа / демонтажа и хранения, гибкость, чтобы проверить в рамках обеих тусклыми и ярком освещении, а также зеркало "реальной жизни" ситуаций, включив препятствий, которые представляют объекты в домашних условиях пациента, что являются достаточно крепкими, чтобы выдерживать повторяющиеся столкновения будучи пластичным, чтобы предотвратить травмы пациента. Кроме того, было признано необходимым иметь несколько типов сред, предназначенных в таких как таким образом, чтобы при введении в случайном порядке препятствует курс запоминание. Кроме того, курс должен продемонстрировать воспроизводимость результатов в различных условиях, имеют сильные среди и внутри надежность оценщик и быть объективной мерой пространственной осведомленности.

Кульминацией этих усилий стала разработка полосу препятствий, которые могли бы разумно ожидать быть воспроизведена в стандартный институциональнаяприхожая. Курс предназначен для тестирования различных навыками, все важные для навигации. Каждый уровень курса пытается сосредоточиться несколько конкретных типов препятствий, с которыми сталкиваются в повседневной судоходства. Первый курс оценивает возможность перемещаться по относительно высоких целей контрастных, которые все положили на пол, но требует большого количества витков. Второй курс оценивает способность ориентироваться через препятствия, которые являются одновременно высокого и низкого контраста, изменения пола текстуры и объекты, взвешенных в воздухе. Окончательный Конечно оценивает способность ориентироваться пенополистирола препятствия, которые низкая контрастность, поверхность блики изменения на этаже, добавление nonStyrofoam препятствий (ткань), напольная плитка изменения цвета, препятствия, которые должны быть перешагнул и препятствий, которые не на этаж. Курсы помечены 1, 2 и 3 для простоты маркировки, но это обозначение не должно быть истолковано как повышение уровня сложности. В каждом уровне, есть ЧетEE версии ходе, которые могут быть случайным образом для предотвращения курс запоминание.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

1. Курс Строительство

  1. Установите курс пол. Размеры курса являются 40 футов в длину и 7 футов в ширину, состоящий из 280 1 фут 2 портативные плитки этаж (бежевый пол событие плитки). Место с черной отделкой вокруг периметра только (рис. 1).
  2. Краска соседние стены, чтобы соответствовать плитки, создавая несколько монохроматическую среды. Цвета, использованные при оттенках серого значений подаются (табл. 5). Если конкретные цвета не доступны, мы рекомендуем брать плитку в хозяйственный магазин для подбора цветов.
  3. Установите освещение в соответствии с шаблоном освещения (рис. 1). Подключите огни, чтобы диммер.
  4. Краска препятствия в соответствии с инструкциями живописи (рис. 2).

2. Подготовка полигона

  1. Отрегулируйте освещение нужной кондиции и проверить с экспонометром в начале, середине и конце коридора, содержащей курс.
  2. Убедитесь, что видеокамера находится в режиме записи и что размещение камеры подходит для захвата предметов, как они ходят через курс. Мы рекомендуем для крепления на потолок или, альтернативно, камера может быть ручной.

3. Запись Привилегированные Скорость ходьбы МОН

  1. Субъектной позиции в центре прохода (курс столбца "D"). Примечание: пальцы должны быть за границу дорожки. Читайте инструкцию к теме (рис. 3).
  2. Начните секундомер, как только нога пересекает черную рамку и на пути. Остановить время, как только нога пересекает черную рамку на другом конце дорожки. Время записи как PWS1. Включите тему вокруг и повторить процедуру в обратном направлении. Время записи как PWS2. Средний PWS1 и PWS2 и запись в качестве конечного МОН.

4. Полосу препятствий Навигация

  1. Из схемы рандомизации, создали первый курс (рис. 4). Напольная плитка должна использоваться в качестве сетки по бееч препятствия отображаются. См. поставленный диаграммы для правильного отображения препятствий. Это полезно на номер плитки вдоль вертикальной и горизонтальной оси с несмываемым маркером, чтобы можно было легко размещение препятствий. Это также полезно для обозначения препятствия в соответствии с предоставленными диаграмм в незаметном месте.
  2. Руководство подлежит начало 40 футов тротуара. Читайте инструкцию к теме (рис. 3). Тема должна быть расположена в центре прохода (колонка "D") с пальцами за границу. Начните секундомер, как только нога пересекает черную рамку и на пути. Остановить время, как только нога пересекает черную рамку на другом конце дорожки. Запишите этот раз в качестве курса Speed ​​(CS).
  3. Запись при препятствия ударил, сортировки тяжесть удара по шкале 3 очка. Курс выполнения следует видеосъемку для последующего подтверждения независимого наблюдателя.

5. Препятствие Идентификация

  1. После завершения кулоновРГП навигации задача, превратить тему лицом к ход и положение в центре конечно (колонка D). Примечание: убедитесь, что любые препятствия, которые требуют репозиционирование для того, чтобы посмотреть в правильный цвет с конца конечно поворачивается. Читайте инструкцию к теме (рис. 3). В это время первая идентификация объекта задача будет вводиться. Попросите его повернуться и сказать Помощник исследовательских общее количество объектов, которые они могут различить в течение 30 секунд. Этот номер должен быть записан.
  2. Расскажи тему идти назад через курс и указывают на каждого препятствия они могут увидеть. Это не имеет значения, если они сталкиваются с препятствием. Ряд препятствий они могут видеть записывается. Это полезно для записи какие препятствия они способны обнаружить. Это не приурочен.

Пункты 4 и 5 следует повторить для каждого курса версии, которая запускается.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Тематика

Шесть зрячий с завязанными глазами, увидели, и 36 полностью ослеп, но в остальном здоровый взрослый (возрастной диапазон 19-85 лет), мужчины (п = 29) и женщин (п = 13) субъекты были зачислены в одну из трех исследований с участием тестирование BrainPort сенсорные замещение устройство (Wicab, Madison WI). Все исследования были одобрены Университета Питтсбурга IRB и все субъекты подписали утвержденный документ о согласии. Все исследования были в пределах субъектов, повторил меры дизайн т...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Мы описываем закрытый, портативный, легко воспроизводимый и относительно недорогой курс, который может быть использован для оценки обход препятствий людьми, которые являются слепыми или с ослабленным зрением. Большинство современных конструкций препятствием курс и тесты (т.е. буксиры) трудно сравнивать в разных местах и наблюдателей, или являются постоянными инстилляции, которые не могут легко быть выполнены в альтернативном месте 16,17,30. Нашей целью было создать курс, который может быть стандартиз...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Благодарности

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

DCED штат Пенсильвания

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Напольная плитка для мероприятий, бежеваяSnaplock Industries, Солт-Лейк-Сити UTБежевая
напольная плитка для мероприятий, черная отделкаSnaplock Industries, Солт-Лейк-Сити UTMale loop
Event Floor Плитка, черная отделкаSnaplock Industries, Солт-Лейк-Сити UTFemale loop
Event Floor Tiles, окантовкаSnaplock Industries, Солт-Лейк-Сити UTBlack
Краска для стен: Satin Premium Plus Внутренняя сатиновая эмаль Custom Color MatchBehr, Inc Santa Ana CAcustomGrayscale value = 45
Краска для препятствийValspar Paints, Wheeling, ILDuJour (#70002-6)DuJour Grayscale value = 15
Краска для препятствийValspar Paints, Wheeling, ILFire Earth (#6011-1)Fire Earth Greyscale value = 95
Препятствияиз пенополистиролаУниверсальные пенопластовые изделия, Орландо, Калифорния,индивидуальная
контактная бумага Con-Tact брендаLowe's Home Improvement639982Solid Black
Con-Tact Brand Contact PaperLowe's Home Improvement615542нержавеющая сталь
Con-Tact Brand Contact PaperLowe's Home Improvement614416сплошной белый
фута x 6 футов Стандартный туфовый напольный коврикКоммерческие коврики и резина Подразделение Georgia Mills Direct Saratoga Springs, Нью-ЙоркДревесный уголь
3 фута x 6 футов Стандартный туф Олефиновый напольный коврикКоммерческие коврики и резина Подразделение Georgia Mills Direct Saratoga Springs, Нью-ЙоркSmoke
Fisher Scientific Отслеживаемый двухдиапазонный измеритель светаFisher Scientific06-662-63International Light, Ньюберипорт, штат Массачусетс, США
5 1/2 дюйма Clamp LightLowe's Home Improvement203198
65-ваттная внутренняя лампа накаливанияLowe's Home Improvement163209
3 GE

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Applegate, W. B., Miller, S. T., Elam, J. T., Freeman, J. M., Wood, T. O., Gettlefinger, T. C. Impact of cataract surgery with lens implantation on vision and physical function in elderly patients. JAMA. 257 (8), 1064-1066 (1987).
  2. Ebert, E. M., Fine, A. M., Markowitz, J., Maguire, M. G., Starr, J. S., Fine, S. L. Functional vision in patients with neovascular maculopathy and poor visual acuity. Arch. Ophthalmol. 104 (7), 1009-1012 (1986).
  3. Dougherty, B. E., Martin, S. R., Kelly, C. B., Jones, L. A., Raasch, T. W., Bullimore, M. A. Development of a battery of functional tests for low vision. Optom. Vis. Sci. 86 (8), 955-963 (2009).
  4. Alexander, M. F., Maguire, M. G., Lietman, T. M., Snyder, J. R., Elman, M. J., Fine, S. L. Assessment of visual function in patients with age-related macular degeneration and low visual acuity. Arch. Ophthalmol. 106 (11), 1543-1547 (1988).
  5. Ross, C. K., Stelmack, J. A., Stelmack, T. R., Fraim, M. Preliminary examination of the reliability and relation to clinical state of a measure of low vision patient functional status. Optom. Vis. Sci. 68 (12), 918-923 (1991).
  6. Bullimore, M. A., Bailey, I. L., Wacker, R. T. Face recognition in age-related maculopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 32 (7), 2020-2029 (1991).
  7. Turco, P. D., Connolly, J., McCabe, P., Glynn, R. J. Assessment of functional vision performance: a new test for low vision patients. Ophthalmic. Epidemiol. 1 (1), 15-25 (1994).
  8. Bittner, A. K., Jeter, P., Dagnelie, G. Grating acuity and contrast tests for clinical trials of severe vision loss. Optom. Vis. Sci. 88 (10), 1153-1163 (2011).
  9. West, S. K., Rubin, G. S., Munoz, B., Abraham, D., Fried, L. P. Assessing functional status: correlation between performance on tasks conducted in a clinic setting and performance on the same task conducted at home. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 52 (4), 209-217 (1997).
  10. Owsley, C., McGwin, G. Jr, Sloane, M. E., Stalvey, B. T., Wells, J. Timed instrumental activities of daily living tasks: relationship to visual function in older adults. Optom. Vis. Sci. 78 (5), 350-359 (2001).
  11. Mangione, C. M., Lee, P. P., Gutierrez, P. R., Spritzer, K., Berry, S., Hays, R. D. National Eye Institute Visual Function Questionnaire Field Test Investigators. Development of the 25-item National Eye Institute Visual Function Questionnaire. Arch. Ophthalmol. 119 (7), 1050-1058 (2001).
  12. Massof, R. W., Rubin, G. S. Visual function assessment questionnaires. Surv. Ophthalmology. 45 (6), 531-548 (2001).
  13. Massof, R. W., Fletcher, D. C. Evaluation of the NEI visual functioning questionnaire as an interval measure of visual ability in low vision. Vision Res. 41, 397-413 (2001).
  14. Stelmack, J. A., Stelmack, T. R., Massof, R. W. Measuring low-vision rehabilitation outcomes with the NEI VFQ-25. Invest. Ophthalmol Vis Sci. 43 (9), 2859-2868 (2002).
  15. Stelmack, J. A., Szlyk, J. P., Stelmack, T. R., Demers-Turco, P., Williams, R. T., Moran, D., Massof, R. W. Psychometric properties of the Veterans Affairs Low-Vision Visual Functioning Questionnaire. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 45 (11), 3919-3928 (2004).
  16. Velikay-Parel, M., Ivastinovic, D., Koch, M., Hornig, R., Dagnelie, G., Richard, G., Langmann, A. Repeated mobility testing for later artificial visual function evaluation. J. Neural. Eng. 4 (1), 102-107 (2007).
  17. Geruschat, D. R., Bittner, A. K., Dagnelie, G. Orientation and mobility assessment in retinal prosthetic clinical trials. Optom. Vis. Sci. 89 (9), 1308-1315 (2012).
  18. Chader, G. J., Weiland, J., Humayun, M. S. Artificial vision: needs, functioning, and testing of a retinal electronic prosthesis. Prog. Brain Res. 175, 317-332 (2009).
  19. Sachs, H. G., Veit-Peter, G. Retinal replacement--the development of microelectronic retinal prostheses--experience with subretinal implants and new aspects. Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 242 (8), 717-723 (2004).
  20. Alteheld, N., Roessler, G., Walter, P. Towards the bionic eye--the retina implant: surgical, opthalmological and histopathological perspectives. Acta Neurochir. Suppl. 97 (2), 487-493 (2007).
  21. Benav, H., et al. Restoration of useful vision up to letter recognition capabilities using subretinal microphotodiodes). Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. , 5919-5922 (2010).
  22. Rizzo, J. F. 3rd, Wyatt, J., Loewenstein, J., Kelly, S., Shire, D. Perceptual efficacy of electrical stimulation of human retina with a microelectrode array during short-term surgical trials. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 44 (12), 5362-5369 (2003).
  23. Rizzo, J. F. 3rd, Wyatt, J., Loewenstein, J., Kelly, S., Shire, D. Methods and perceptual thresholds for short-term electrical stimulation of human retina with microelectrode arrays. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 44 (12), 5355-5361 (2003).
  24. Humayun, M. S., et al. Argus II Study Group. Interim results from the international trial of Second Sight's visual prosthesis. Ophthalmology. 119 (4), 779-788 (2012).
  25. Danilov, Y., Tyler, M. Brainport: an alternative input to the brain. J. Integr. Neurosci. 4 (4), 537-550 (2005).
  26. Merabet, L. B., Battelli, L., Obretenova, S., Maguire, S., Meijer, P., Pascual-Leone, A. Functional recruitment of visual cortex for sound encoded object identification in the blind. Neuroreport. 20 (2), 132-138 (2009).
  27. Arfken, C. L., Lach, H. W., McGee, S., Birge, S. J., Miller, J. P. Visual Acuity, Visual Disabilities and Falling in the Elderly. J. Aging Health. 6 (38), 38-50 (1994).
  28. Lovie-Kitchin, J., Mainstone, J. C., Robinson, J., Brown, B. What areas of the visual field are most important for mobility in low vision patients. Clin. Vis. Sci. 5 (3), 249-263 (1990).
  29. Hassan, S. E., Lovie-Kitchin, J., Woods, R. L. Vision and mobility performance of subjects with age-related macular degeneration. Optom. Vis. Sci. 79 (11), 697-707 (2002).
  30. Leat, S., Lovie-Kitchin, J. E. Measureing mobility performance: experience gained in designing a mobility course. Clin. Exp. Optom. 89 (4), 215-228 (2006).
  31. Marron, J. A., Bailey, I. Visual factors and orientation-mobility performance. Am. J. Optom. Physiol. Opt. 59 (5), 413-426 (1982).
  32. Clark-Carter, D. D., Heyes, A. D., Howarth, C. I. The efficiency and walking speed of visually impaired people. Ergonomics. 29 (6), 779-789 (1986).
  33. Fryan, C. D., Gu, Q., Ogden, C. L. Division of Health and Nutrition Examination Surveys. Anthropometric Reference Data for Children and Adults United States 2007-2010. Vital and Health Statistics Series. 11 (252), 20-22 (2012).
  34. Maguire, A. M., et al. Age-dependent effects of RPE65 gene therapy for Leber's congenital amaurosis: a phase 1 dose-escalation trial. Lancet. 374 (9701), 1597-1605 (2009).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Obstacle CourseVisual FunctionLow VisionArtificial VisionPreferred Walking SpeedError PercentBrainPort DeviceMobility AssessmentCourse NavigationLighting Conditions

Похожие статьи