Summary
我们描述一个室内，便携，规范化轨道，可用于评估避障中谁拥有超视力的人。过程是相对便宜的，易于管理，并已被证明是可靠的和可重现的。
Abstract
我们描述一个室内，便携，规范化轨道，可用于评估避障中谁拥有超视力的人。六短视控制和36完全失明，但其他健康成年男性（N = 29）和女性（13例）患者（年龄范围19-85岁），被纳入三项研究涉及BrainPort感官替代装置的测试之一。受试者被要求之前浏览的过程中，后，BrainPort培训。它们在两个不同的位置总共837运行过程中完成。均值和标准差分别计算各控件类型，课程，灯光和访问。我们使用了线性混合效应模型在PPWS（百分比首选步行速度）和误差％的数据比较不同类别的证明过程迭代进行适当的设计。过程是相对便宜的，易于管理，并已被证明是测试的移动性功能的可行方法。数据分析正在示威ES，对于百分比误差的结果以及为百分比首选步行速度，即每三个课程是不同的，并且每个级别中，每三个迭代都是平等的。这使得执政期间的课程随机化。
缩写：
首选步行速度（PWS）
当然速度（CS）
百分比首选步行速度（PPWS）
Introduction
低视力康复评估必须决定是否干预的结果是改进了功能。性能指标通常涉及计算机读取或功能评估1-9，以及生活质量问卷10-15。如果能够同时评估低视力患者来浏览周围障碍物的能力也可能会提供线索的功能改进18特别是在人工视觉装置的情况下。 Geruschat 等人最近发表的导航效果与视网膜植入芯片，强调需要一个标准度量在这一领域17。目前，还没有被广泛接受的，客观的，有效的和全面的标准确定为避障能力。
功能测试，将关联到导航性能与低视力或“超低愿景”为p的人的发展通过人工视觉roduced将是可取的，但仍然是一个可望而不可及的目标。人工视觉设备，如视网膜植入芯片18-24或感官替代设备，如BrainPort 25和语音26的新兴领域，就必须避开障碍物的测试，可能的关联，增加了这些设备所赋予的导航能力。这种评估不仅让受试者了解自己的局限，因为他们穿越他们的周围环境，但可能会提供一个用于测量与改善定向行走训练或视觉增强设备的原型迭代之间。理想的情况下，可能有一些能力，以评估事故下降27个人的风险。
我们的目标是创造一个超越障碍训练场，这将是对在用人工视觉装置的患者的导航能力评价有用和转让到L领域OW视力一般。使用考研资料库上的障碍课程和视力障碍的发表的文献进行了审查。有创造标准化的障碍课程16,17,28-31,34了大量努力。大多数的这些都不是便携式的意义上，这将是很难精确地复制的设定，特别是用于户外课程。马奎尔等人描述了障碍物当然这是用来表明患者勒伯尔先天性黑蒙的移动性性能。本课程具有作为便携式和小的好处，但目前尚不清楚是否不同迭代已提供防止记忆效应，也没有任何条文障碍，这是不是在地板上，纹理的变化，或跨距。真皮休闲包提供了潜在的缺陷的一个精辟的描述，在设计过程中，并提出了一个室外场的描述，遗憾的是不能够被在ALTERN完全复现ative位置30。 Velikay-PAREL 等人描述的移动性测试与视网膜植入芯片的使用。这种设计具有可移植，并易于执行的好处。虽然这门课程可以在不同的地点被复制，没有提供任何关于课程建设的具体细节。此外，多涉及的是，他们表现出的学习效果达到了，由于课程熟悉渐近水平，因此能防止记忆当然完全可以消除的学习效果随着时间的推移亏损18的关注。无到目前为止所描述的课程已被广泛采用的低视力或康复社区。
随后咨询了一队来自宾夕法尼亚州西部盲童学校（匹兹堡，PA）和盲人和匹兹堡视力康复服务（宅基地，PA）分析师6低视力职业治疗师和定向行走专家作者arding提出课程设计。确定了功能性障碍，当然理想的属性包括：便携性，易于装配/拆卸和存储，灵活性既昏暗和明亮的照明条件下进行测试，并通过包括代表患者的家庭环境中的物体的障碍，以反映“现实生活”的情况了是坚固，足以承受反复碰撞而被韧性，以防止病人受伤。此外，它被认为是必要的，以有几种类型的设计环境，如道路的，这样，当在一个随机的顺序给药可防止当然记忆。此外，该课程应证明在多种设置重复的结果，具有很强的内部以及相互信度和可空间意识的客观度量。
这一努力的高潮部分是一个障碍课程，可以合理地预期在一个标准的机构将被再现的发展走廊。本课程的目的是测试不同的技能，所有重要的导航。该课程的每一级会尝试将焦点几种特定类型的日常航行活动遇到的障碍。第一场的计算结果进行导航，它们都放置在地板上相对高的对比度目标的能力，但是需要大量的匝数。在第二场的计算结果进行导航的障碍是高和低对比度，地板纹理的变化，和对象悬浮在空气中的能力。最后当然会评估导航泡沫塑料的障碍是低对比度的能力，表面眩光在地板上的变化，增加了nonStyrofoam障碍（布），地砖的颜色变化，必须要跨过的障碍，而不是在障碍地板。课程被标记为1，2和3为便于标记的，但是这个指定不应该被解释为在难易程度增加。在每个级别中，有THRee值的版本，当然，它可以被随机化，以防止记忆过程。
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Protocol
1。课程建设
- 安装过程中地板。当然，尺寸为40英尺长7英尺宽由280 1呎2吋便携地砖（米色事件地砖）。将黑色内饰围绕周长只（ 图1）。
- 粉刷墙壁相邻相匹配的地砖营造一个有些单色的环境。提供我们与灰度值中使用的颜色（ 表5）。如果特定的颜色不可用，我们建议采取平铺到一个五金店颜色匹配。
- 根据照明模板（ 图1）安装的照明。连接灯调光开关。
- 根据绘画指令（ 图2）漆的障碍。
2。准备测试区
- 调整照明所需的条件和检查用测光表的开头，中间和含课程走廊的末端。 确保摄像机设置为记录和相机的位置是合适的，因为他们通过步行过程中捕捉到的主题。我们建议在天花板底座或相机可手持。
3。创纪录的首选步行速度鲜红斑痣
- 在走道的中心（当然栏的“D”）的位置问题。注：脚趾应该是后面的走道边界。读指令给受试者（ 图3）。
- 秒表开始一次跨越脚的黑色边框，走上途径。停止时间，一旦越过脚下的黑色边框在走道的另一端。记录时间为PWS1。打开主题围绕在相反的方向重复过程。记录时间为PWS2。平均PWS1和PWS2和记录作为最终的鲜红斑痣。
4。障碍赛导航
- 从随机化方案，成立了第一道菜（ 图4）。地砖应该被用作在WHI的网格通道的障碍被映射。参阅的障碍正确映射提供图。这是有帮助的人数瓦片以及一个不可磨灭的标记垂直和水平轴允许的障碍，容易放置。这也有利于根据在一个不显眼的位置所提供的图表标注的障碍。
- 引导受启动40英尺的走道。读指令给受试者（ 图3）。主题应定位在走道中心（列“D”），脚趾后面的边界。秒表开始一次跨越脚的黑色边框，走上途径。停止时间，一旦越过脚下的黑色边框在走道的另一端。记录此时如课程转速（CS）。
- 记录时的障碍被击中，分级命中的严重程度在3分制。在运行过程中应该由一个独立的观察者进行录像后确认。
5。障碍鉴定
- 腠后完成RSE导航任务，把受周围面对过程和位置，当然中心（D列）。注意：请确保需要重新定位，以便从课程结束时看到正确的颜色任何障碍旋转。阅读说明主题（ 图3）。此时的第一对象识别任务将被执行。让拍摄对象转身告诉助理研究员，他们可以在30秒内分辨物体的总数。这个数字应该被记录下来。
- 请告诉主体往回走走过的历程，并指向每一个障碍，他们可以看到。如果它们与障碍物碰撞不要紧。的障碍，他们可以看到的数量被记录。它是有用的，记录它们能够检测哪些障碍。这是不定时的。
项目4和5应该重复为正在运行的每个进程的版本。
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Representative Results
主题
六蒙着眼睛近视，近视和36完全失明，但其他健康成人（年龄范围19-85岁），男性（N = 29）和女性（13例）受试者参加的三项研究，涉及的BrainPort感官测试1替代装置（Wicab，威斯康星州麦迪逊）。所有的研究都批准了匹兹堡IRB大学和所有科目签署批准的知情同意书。所有的研究是一个学科内，重复测量设计，使得每个主题充当自己的控制。近视受试者蒙上眼睛来模拟新失明的条件对所有的测试程序。光感或更糟对于那些失明的视力被证实与唇膏光感测试和FrACTSnellen评分<2/5，000和眼睛检查之前报名。所有受试者与BrainPor 15-20小时系统的培训协议后，完成了整个过程的障碍在基线，然后再T设备。该协议旨在赋予的基本能力与设备，包括约2小时的办公环境中行走/行动训练（定位门，窗，座椅等 ）。当然，对于导航的主要成果是通过百分比首选步行速度（PPWS），这是一个黄金标准的移动性研究计量。这是通过将CS由PWS（详见说明书）计算。次要结果是百分比误差，定义为在路线障碍可能发生碰撞的百分比。
第16受试者通过在明亮和昏暗照明的情况下全部9场迭代通过每科的障碍训练场派出共18运行。均值和标准差分别计算各控件类型，课程，灯光和访问。要调整用于在受试者中的每个嵌套集群重复测量中随机效应，线性混合效应模型来比较差异erent类别中PPWS和百分比误差数据。嵌套集群是在对象的识别号码，访问（训练前和训练后），光（暗和亮），当然级别的顺序（1，2，3）。首16位受试者的初步分析表明，有难度的每个级别中课程的各个版本之间没有统计学显著差异。因此，为了最大限度地减少受试者的负担，其余受试者被随机分配到一个版本当然1，2，和在昏暗的光线3和其他版本的过程中1，2，并在明亮的光线3。这减少了时间从3小时完成课程，以仅仅不到1小时。课程和照明条件的两个顺序，随机，防止浓度减退和/或疲劳的潜在负面影响。
所有科目的数据列于表1 PPWS和表2为误差百分比。该数据是安排如下：在每个表：所有（前，后的训练数据相结合），预培训（无BrainPort）和岗位培训（含BrainPort），分别。请注意训练前的值，对象是没有远见，这往往导致这种情况的较大的标准误差。所有报告的p值是双面和使用Stata/IC12.1进行了统计分析。我们发现，对于PPWS的成果和误差百分比，这三个场的水平（1，2，和3）不相等的。我们还发现，9个子场的水平分别为不相等。我们的结果表明，3 subcourse迭代（A，B，和c）为第1级是相等的，因为是3 subcourse迭代（A，B，和c）对于所有的条件3的水平。然而，对于2级，子场被证明使用BrainPort时是相等的，但不是在基线（无BrainPort /训练前状态），影响业绩的综合条件。
图6是一直方图笑翼我们的研究结果为PPWS，这表明使用BrainPort科目走比没有它更慢（PPWS 1.90无BrainPort条件与对BrainPort条件3.92％，P = 0.001）的摄像机审查是在解释这个特别有帮助结果。当盲人受试者在基线穿行的过程中，他们走在正常的步伐，但在他们的道路撞到任何东西，因为他们也没办法用于检测障碍物。但是，使用从事视觉扫描，这是不缺席的BrainPort一个问题的设备，以及科目增加PPWS值反映（见视频）。
图7显示了我们的基准与BrainPort条件结果的百分比可能出现的错误的结果。使用BrainPort，受试者对碰撞的数量减少的趋势与障碍物相对于没有BrainPort条件。目前人工视觉装置的不足之处是缺乏深度知觉的，所以虽然他们可能会检测到障碍物时，它是相当困难的估计的距离。这是由于单一的相机系统的BrainPort和利用有限的分辨能力。为了提供额外的洞察BrainPort的避障功能，双视觉识别任务的性能试验期间进行。第一个发生在完成课程后，当拍摄对象被要求转身告诉考官对象的总过程，他/她可以辨别的数量。我们发现，BrainPort的分辨率不足以执行此任务，但它仍然是一个低视力人群进行测试。第二识别任务涉及通过该课程的每一级的一个版本不计时的步行路程，并要求受点障碍，他们可以检测。此视觉识别任务是从定时过程导航任务分开进行，以便不影响步行速度34。在additioN，用于障碍物检测任务的碰撞不会被记录。 “无BrainPort”或训练前条件没有测试作为我们没有盲目各科均已经能够完成这个任务。 表4显示了我们的结果使用BrainPort在昏暗的光线和明亮的光线障碍物检测任务。我们能够通过检测到的障碍物的颜色来进一步分析此。这是人工视觉，这在很大程度上依赖于对比度非常重要。总的来说，我们发现，受试者能够探测到大约时间的障碍物是否是高或低对比度48％的任何障碍物的存在。一般来说，高对比度的障碍是比光照条件（56.25％比40％，分别）低对比度的障碍，不论更容易检测。障碍物检测没有照明的条件下，有可能是由于亮度平均化软件的BrainPort设备上存在的显著变化。
表1中。结果其中比较％的首选步行速度为基准来发表的代表性总结- BrainPort训练值的Kruskall-Wallis检验是用来基线值（无BrainPort条件，或训练前）那些BrainPort训练一周后获得的比较（BrainPort条件，或交的培训）。 点击这里查看大图 。
表2。结果代表概要在B点百分之比较可能出现的错误 aseline发表BrainPort的训练值的Kruskall-Wallis检验是用来基线值（无BrainPort条件，或训练前）那些BrainPort训练（BrainPort条件，或交的培训）一周后获得的比较。 点击这里查看大图 。
表3。用于过程中的障碍的详细描述。 点击这里查看大图 。
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表4。障碍物检测任务的过程中发现在这两个昏暗和明亮的照明光与暗的物体的百分比。 点击这里查看大图 。
表5。详细要求的障碍课程建设的材料 。 点击这里查看大图 。
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图1。地板和灯光设置了模板。 点击这里查看大图 。
图2。障碍绘画的说明。 点击这里查看大图 。
图3。说明员工管理时，当然。目标=“_blank”>点击这里查看大图。
图4。插图分别由课程水平包括匝数和路径宽度的数目的描述分组的9当然迭代的垂直路径指的是开放的瓷砖待运行在向前的方向数，水平路径指的是开放的瓦片数目要移动在右或左方向。反过来指的是当被摄对象必须改变方向或方向，避开障碍物。 点击这里查看大图 。
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图5。说明通过每门课程的理想化的路径轨迹。 点击这里查看大图 。
图6。 ％的首选步行速度在基线和岗位培训。 点击这里查看大图 。
图7。 Ø百分比f中基线和岗位培训成为可能的错误。 点击这里查看大图 。
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Discussion
我们描述一个室内，携带方便，容易复制，而相对便宜的课程，可以用来评估避障中谁是盲人或弱视人士。目前大多数的障碍训练场的设计和测试（ 即拖船）难以跨站点和观察员进行比较，或者是不能在备用位置16,17,30容易进行永久滴注。我们的目标是创建一个过程，可以在不同的地点和不同的观察者标准化使用，并能提供一定的预测能力，为采取干预措施（ 即人工视觉装置或行动训练）是否有任何影响。
我们构建了一个可移植的障碍训练场为40英尺长7英尺宽由280 1呎2吋便携地砖。地砖侧翼课程的周长也米色，但有一个1在较暗的边界在外面版GE，它用来说明该课程的边界。相邻的墙壁被漆成相匹配的地砖营造一个有些单色的环境。这用于降低周围的对比度和渲染的障碍更为突出。共有16个障碍表示对象中遇到的日常环境，如椅子，桌子，垃圾桶等 。确定了方向和流动性的顾问。我们重新在代表块形状的物体出来泡沫塑料，（ 见表3有关详细规格），与正在使用的任何给定的迭代过程中的障碍10。这些障碍都位于要么在地板上或挂在天花板在63在从地面的高度，作为美国女性的平均身高为63.8与普通美国人的男性在33 69.3高度。聚苯乙烯泡沫塑料的障碍是按照自定义的规格制造。障碍物的两侧都被漆成深色Øř比周围的颜色改变的对比较轻。其他的障碍包括一个黑暗的毛绒织物，地板的颜色变化和地板纹理，后者则通过放置一个铺有地毯垫子上的障碍训练场创建。这些都是在职业治疗师，谁指出，意外坠落时的眩光或其他质地的变化误解为一种障碍常常发生的建议添加。环境照明控制和衡量一个测光表。总成本为所有课程相关的材料，包括所有的测量结果大约是5200美元美元。
障碍物被设置在3预先规定的水平，用3 subcourses或迭代，每个级别。当然，每个级别包含相同的一组安排在1 3的配置的障碍。当然水平是由匝数和路径的宽度，以及类型和障碍物的位置来确定。用于快速和容易的重现各课程的颜色编码和映射到一个网格（地板砖）（ 图4）。每个难度的每一级中的3场的排列被设计成具有相似的，如果不相同，与路径宽度的数目障碍物之间转动（ 图5）。课程可以在两个明视（光）和黄昏黎明（DIM）照明下运行。通过该课程的所有运行都录像。每个课程大约需要0.5-5分钟来浏览，这取决于基线导航技能，首选步行速度，当然水平。对于定时评估，受试者被指示要找到自己的方式通过障碍训练场尽快使用正常的步态，同时避免对象尽自己的能力。
当然，对于导航的主要成果是通过看个首选步行速度（PPWS）测定。 PPWS广泛用于平衡和步态的研究，是一种理想的指标，因为它提供了使受试者作为自己的控件，从而正火结果身体的好处因素，例如身高，体重以及性别和32岁。使用此指标具有否定主体之间以前的行动训练产生任何影响的额外优势。
虽然使用百分比PPWS是一个不错的主要成果的措施，以确定基线和干预后的性能（ 即低视力康复或人工视觉装置的使用）之间的区别，它只是我们使用了几个评估项目之一。作为主题是行走的过程中，错误或“冲突”的数目也被记录下来。错误被量化为上首先由马龙和贝利31中描述的3个等级。错误被记为1点，如果这一议题与障碍物接触，但能纠正≤5秒，2分，如果这个问题花了5-15秒，纠正错误，3分，如果这个问题发生> 15秒自我 - 正确的或需要研究的一个助手的协助下，矫正埃罗R 31。我们也有两个物体识别任务，这两者都是不计时。第一个要求须以查看刚刚完成的课程和计数障碍，他们可以检测的次数。第二个要求受试者进行导航的过程中，并指向他们认为在他们的路径对象。
我们发现PPWS是一个合适的主要成果的措施，以确定基线和干预后性能之间的差异。对于我们的研究中，这个指标确实表明，受试者显著放缓使用BrainPort，这一发现是由一个事实，即受试者扫描他们的环境（见视频）确认时。目前，我们正在收集有关PPWS分数是否可以长时间使用BrainPort的额外定向行走训练后，提高了数据。百分比误差数据一致建议对在每一个课程级别提高了性能的趋势。有很大的差距的功能，根据相机artificia升视力助视器是缺乏深度信息。它是可能的误差百分比的结果会改善，如果人工视觉装置有能力，使这一信条。事实上，我们已经进行了使用这种障碍赛（数据未显示），比较几种振动触觉手杖到BrainPort以及与多模态输入（BrainPort加上触感式手杖）的研究试验研究。初步结果表明，利用振动触觉系统，它可以传达深度线索，同时提高PPWS和百分比误差性能。障碍物检测的两个叔成果可用于提供深度的导航数据。例如，虽然误差百分比的分数并没有明显改善，受试者能够检测，如果障碍物存在半年左右的时间，当想必这将是没有时间为盲人无需辅助设备。
注释应作出关于该课程的每个级别之间进行比较。为提教育署的介绍，每一个“级别”拥有自己独特的条件设计的测试导航技能的特定组合。因此，不能得出结论，有水平的1，2，和3之间逐步增加难度是非常重要的。例如，有较少障碍物在3级命中，但更地板和纹理的变化。我们在计算百分比可能出现的错误的计算做账的这些因素。对于任何给定的过程中，我们只计算实际的障碍，一个主题可以打，但不能地板纹理的变化。对于位于地板上的纹理或颜色变化，行为改变（ 即犹豫， 等等 ）都记录下来，并反映在PPWS计算。在障碍物检测任务，地板纹理和眩光“障碍”被包括在计算中。是具体的细节记录包含在指令文件中。
进一步的研究需要进行核实，如果我当然terations是相同的每个级别为低视力患者中。由BrainPort使观念的几个功能可能无法传送到患者的剩余的视线。例如，使用BrainPort时，较轻的高对比度的物体更容易比那些低对比度检测。该设备确实有一个翻转功能，它可以使较暗的物体突出于较亮的背景。此外，由于亮度平均值软件，照明条件（相对暗淡明亮的光线）并没有使与BrainPort表现在统计上显著差异，但我们希望环境照明一般会影响性能，从疾病，如青光眼或黄斑病患者变性。
我们认为，我们当然拥有几个属性要追求研究和临床用途相比，现有的避障平台，它的吸引力。最重要的是，我们发现的过程是代表roducible。我们有两个灌注，并有一个在性能点之间没有差别。此外，安装很容易安排和管理，平均测试时间只需要不到90分钟。有总共36个可能的路线排列是事实使得记忆不太可能发生，即使在反复测试，提供了随机化方案的使用。同时拥有昏暗和明亮的光线条件允许考试环境照度是否正在对流动性产生负面影响。数结果的措施是可能的，包括PPWS，百分比误差，2未定时的视觉识别任务，并且根据颜色和障碍物的类型进行分析的能力。
我们的课程的缺点包括需要有一个走廊里有40英尺长，可以涂颜色相同的地砖，和一个储藏室，以容纳的障碍。这也是有益的，如果一次可以永久安装地砖和科EP贴在天花板上的灯。一旦安装后，这些都是不显眼，但取决于设施的装饰可能是显着。
总之，我们形容被用来评估某些移动功能与人工视觉装置和超低的视觉状态使用便携式的，标准化的障碍训练场工具。过程是相对便宜的，易于管理，并已被证明是可靠的和可重现的。今后的工作应调查其实用性在低视力人群。
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Disclosures
作者什么都没有透露。
Acknowledgments
宾夕法尼亚州立土木工程拓展署署长
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Event Floor Tiles, beige | Snaplock Industries, Salt Lake City UT | Beige | |
| Event Floor Tiles, black trim | Snaplock Industries, Salt Lake City UT | Male loop | |
| Event Floor Tiles, black trim | Snaplock Industries, Salt Lake City UT | Female loop | |
| Event Floor Tiles, Edging | Snaplock Industries, Salt Lake City UT | Black | |
| Wall Paint: Satin Premium Plus Internal Satin Enamel Custom Color Match | Behr, Inc Santa Ana CA | custom | Greyscale value = 45 |
| Obstacle paint | Valspar Paints, Wheeling, IL | DuJour (#70002-6) | DuJour Greyscale value = 15 |
| Obstacle paint | Valspar Paints, Wheeling, IL | Fired Earth (#6011-1) | Fired Earth Greyscale value = 95 |
| Styrofoam obstacles | Universal Foam Products, Orlando CA | custom | |
| Con-Tact Brand Contact Paper | Lowe's Home Improvement | 639982 | Solid Black |
| Con-Tact Brand Contact Paper | Lowe's Home Improvement | 615542 | Stainless Steel |
| Con-Tact Brand Contact Paper | Lowe's Home Improvement | 614416 | Solid White |
| 3 ft x 6 ft Standard tuff Olefin Floor Mat | Commercial Mats and Rubber A Division of Georgia Mills Direct Saratoga Springs, NY | Charcoal | |
| 3 ft x 6 ft Standard tuff Olefin Floor Mat | Commercial Mats and Rubber A Division of Georgia Mills Direct Saratoga Springs, NY | Smoke | |
| Fisher Scientific Traceable Dual Range Light Meter | Fisher Scientific | 06-662-63 | International Light, Newburyport MA, USA |
| 5 1/2 in Clamp Light | Lowe's Home Improvement | 203198 | |
| GE 65-Watt indoor incandescent flood light bulb | Lowe's Home Improvement | 163209 |
References
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