RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada, merkezi görme kaybı olan katılımcılarda dürbün göz hareketlerinin ve bakış kontrollü merkezi görme alanı taramasının değerlendirilmesi için bir protokol sunulmaktadır.
Makula dejenerasyonu tipik olarak heterojen dürbün merkezi görme kusurları ile sonuçlanır. Mikroperimetri gibi merkezi görme alanını değerlendirmek için şu anda mevcut yaklaşımlar aynı anda yalnızca bir gözü test edebilir. Bu nedenle, her gözdeki kusurların dürbün etkileşimini ve gerçek dünyadaki işlevi nasıl etkilediğini açıklayamazlar. Bakış kontrollü bir sistemle dikotik uyaran sunumu monoküler/dürbün görme alanlarının güvenilir bir ölçüsünü sağlayabilir. Bununla birlikte, ikilik uyaran sunumu ve eşzamanlı göz izleme zordur, çünkü uyaranı iki yönlü olarak sunan cihazların optik cihazları (örneğin, haploscope) her zaman göz izleyicilerine (örneğin, kızılötesi video tabanlı göz izleyicileri) müdahale eder. Bu nedenle, hedefler 1) eşzamanlı göz takibi ile dichoptic uyaran sunumu için, 3D deklanşör gözlükleri ve 3D hazır monitörler kullanarak, parazitlerden etkilenmeyen bir yöntem geliştirmek ve 2) merkezi görme kaybı olan konularda merkezi görme alanını değerlendirmek için bir protokol geliştirmek için bu yöntemi kullanmaktı. Sonuçlar, bu kurulumun ikilik görüntüleme durumunda göz hareketlerini güvenilir bir şekilde ölçmek için pratik bir çözüm sağladığını gösterdi. Ayrıca bu yöntemin merkezi görme kaybı olan deneklerde gaz kontrollü dürbün merkezi görme alanını değerlendirebildiği de gösterilmiştir.
Makula dejenerasyonu genellikle merkezi görüşü etkileyen bilateral bir durumdur ve görme kaybı paterni heterojen olabilir. Merkezi görme kaybı iki göz arasında simetrik veya asimetrik olabilir1. Şu anda, makula dejenerasyonunda merkezi görme alanını değerlendirmek için çeşitli teknikler mevcuttur. Amsler ızgara grafiği, merkezi görsel alanı el ile taramak için kullanılabilecek bir kılavuz deseni içerir. Otomatik çevreler (örneğin Humphrey görsel alan analizörü), görsel alanı araştırmak için standartlaştırılmış bir ganzfeld kasesinde değişen parlaklık ve boyutlarda ışık parlamaları sunar. Bakışlara bağlı mikroperimetri, LCD ekranda görsel uyaran sunar. Mikro çevreler retinadaki ilgi çekici bir bölgeyi izleyerek mikro göz hareketlerini telafi edebilir. Mikro çevreler, fonksiyon değişiklikleri için merkezi retinadaki yerel bölgeleri araştırabilir, ancak aynı anda sadece bir gözü test edebilir. Sonuç olarak, mikro-perimetrik test, her gözdeki heterojen kusurların dürbün etkileşimini ve gerçek dünyadaki işlevi nasıl etkilediğini açıklayamaz. Gerçek dünya görüntülemeye yakından yaklaşan bir görüntüleme koşulunda görsel alanları güvenilir bir şekilde değerlendirmek için karşılanmamış bir yönteme ihtiyaç vardır. Böyle bir değerlendirme, bir gözün görme alanı kusurunun dürbün görme alanı kusursunu nasıl etkilediğini/katkıda bulunduğunu anlamak için gereklidir. Merkezi görme kaybı olan kişilerde iki gözün her birine bağımsız olarak görsel uyaranlar sunulduğunda) merkezi görme alanını değerlendirmek için yeni bir yöntem öneriyoruz.
Görsel alanları güvenilir bir şekilde ölçmek için, belirli bir çekirgede sabitleme yapılmalıdır. Bu nedenle dürbün değerlendirmesi için göz takibi ve ikilik sunumun birleştirilmesi önemlidir. Bununla birlikte, bu iki tekniğin birleştirilmesi, göz izleyicinin aydınlatıcı sistemleri (örneğin kızılötesi LED'ler) ile ikitik sunum sistemlerinin optik elemanları (örneğin, haploskop aynaları veya stereoskop prizmaları) arasındaki parazit nedeniyle zor olabilir. Alternatif seçenekler, görüş çizgisine müdahale etmeyen bir göz izleme tekniği (örneğin, skleral bobin tekniği) veya gözlük2ile entegre edilmiş bir göz izleyici kullanmaktır. Her yöntemin kendi yararları olsa da, dezavantajları vardır. Eski yöntem invaziv olarak kabul edilir ve önemli rahatsızlıklara neden olabilir3 ve ikinci yöntemler düşük zamansal çözünürlüklere sahiptir (60 Hz)4. Bu sorunların üstesinden gelmek için Brascamp & Naber (2017)5 ve Qian & Brascamp (2017)6, iki yönlü bir sunum oluşturmak için bir çift soğuk ayna (kızılötesi ışığı ileten ancak görünür ışığın% 95'ini yansıtan) ve soğuk aynaların her iki tarafında bir çift monitör kullandı. Haploscope kurulumunda göz hareketlerini izlemek için kızılötesi video tabanlı göz izleyici kullanıldı7,8.
Ancak, haploscope tipi ikilik sunu kullanmanın bir dezavantajı vardır. Aletin dönme merkezi (haploscope) gözün dönme merkezinden farklıdır. Bu nedenle, göz hareketlerinin doğru ve doğru ölçümleri için ek hesaplamalar (Ekte açıklandığı gibi - Raveendran'ın A'sı (2013)9)gereklidir. Buna ek olarak, konaklama ve vergence düzlemleri hizalanmalıdır (yani, konaklama ve vergence talebi aynı olmalıdır). Örneğin, çalışma mesafesi (toplam optik mesafe) 40 cm ise, konaklama ve vergence talebi sırasıyla 2,5 diyopter ve 2,5 metre açıdır. Aynaları mükemmel ortogonal olarak hizalarsak, haploscope uzak görüntüleme için hizalanır (yani, gerekli vergence sıfırdır), ancak gerekli konaklama hala 2.5D'dir. Bu nedenle, konaklama düzlemini sonsuzluğa itmek için haploscope'un göz ve ayna düzeni arasına bir çift dışbükey lens (+2.50 diyopter) yerleştirilmelidir (yani, gerekli konaklama sıfırdır). Bu düzenleme, haploscope'un göz ve ayna düzeni arasında daha fazla boşluk gerektirir, bu da bizi dönme merkezlerindeki farka geri götürür. Konaklama ve vergence düzlemlerinin hizalanma sorunu, haploskopun her iki düzlemin de hizalanacak şekilde yakın görüntülemeye hizalanarak en aza indirilebilir. Bununla birlikte, bu, her katılımcı için gözbebeği arası mesafenin ölçülmesini ve haploskop aynalarının / uyaran sunum monitörlerinin karşılık gelen hizalamasını gerektirir.
Bu yazıda, kablosuz 3D deklanşör gözlükleri ve 3D hazır monitörler kullanarak kızılötesi video tabanlı göz izleme ve ikilik uyaran sunumlarını birleştirmek için bir yöntem sunuyoruz. Bu yöntem, haploscopic yöntemle kullanılanlar gibi ek hesaplamalar ve/veya varsayımlar gerektirmez. Deklanşör gözlükleri dürbün füzyonu10,sakkadik adaptasyon11ve göz-el koordinasyonu12'yianlamak için göz izleyicileri ile birlikte kullanılmıştır. Bununla birlikte, Maiello ve meslektaşları 10,11,12 tarafından kullanılan stereo deklanşör gözlüklerinin, monitör yenileme hızıyla senkronize etmek için bir tel aracılığıyla bağlanan birinci nesil deklanşör gözlükleri olduğu belirtilmelidir. Ayrıca, birinci nesil deklanşör gözlükleri artık ticari olarak kullanılamıyor. Burada, dichoptic uyaran sunmak ve monoküler ve dürbün göz hareketlerini güvenilir bir şekilde ölçmek için piyasada bulunan ikinci nesil kablosuz deklanşörgözlüklerinin (Malzeme Masası)kullanımını gösteriyoruz. Ayrıca, merkezi görme alanı kaybı olan konularda monoküler/dürbün görme alanlarını değerlendirmek için bir yöntem gösteriyoruz. Görsel uyaranın dikoptik sunumu görsel alanların monoküler ve dürbünle değerlendirilmesini sağlarken, dikoptik görüntüleme koşulu altında dürbün göz takibi, bakış kontrollü bir paradigmada görsel alanların testini kolaylaştırır.
Aşağıda açıklanan tüm prosedürler ve protokol Wichita Eyalet Üniversitesi, Wichita, Kansas kurumsal inceleme kurulu tarafından incelenmiş ve onaylanmıştır. Tüm katılımcılardan bilgilendirilmiş onay alındı.
1. Katılımcı seçimi
2. Deneyin hazırlanması
3. Deneyi çalıştırma
NOT: Bu çalışmanın ana deneyi dürbün göz takibi ve dikoptik uyaran kullanılarak merkezi görme alanının taranmasından kaynaklandı. Merkezi görsel alan taraması, ticari olarak mevcut aletlerin görsel alan testleriyle karşılaştırılabilirdi (Malzeme Tablosu). Hedefin parlaklığı (~22 cd/m2),arka planın parlaklığı (~10 cd/m 2), hedefin boyutu (Goldmann III – 4 mm2),görsel alan ızgarası(28punt altı Polar 3 ızgarası, Şekil 3)ve uyaran süresi (200 ms) gibi görsel uyaranın fiziksel özellikleri, piyasada bulunan aletlerin görsel alan testiyle aynıydı. Bu parlaklık değerlerinin deklanşör AÇıKken deklanşör camları aracılığıyla ölçüldüğüne dikkat edin(Ek Tablo 1). Burada tartışılan test amacıyla, uyaranın parlaklığı, bir algılama eşiği elde etmek için uyaranın parlaklığının değiştirildiği görsel alan testlerinin aksine sabitti. Başka bir deyişle, deneyde eşik değil supra eşiği taraması kullanıldı. Bu nedenle, taramanın sonuçları sayısal değerler değil, ikili yanıtlar (görülen veya görülmeyen uyaranlar) oldu.
4. Analiz
NOT: Göz hareketi ve görsel alan verilerinin analizi çeşitli şekillerde yapılabilir ve göz izleyicisinin çıktısının deneyini ve veri formatını çalıştırmak için kullanılan yazılıma bağlı olarak yapılır. Aşağıdaki adımlar kuruluma ve programa özgüdir (Bkz. Tamamlayıcı Malzemeler).
İki farklı görüntüleme koşulunda normal dürbün görüşüne sahip bir gözlemcinin temsili dürbün göz hareketi izleri gösterilmiştir (Şekil 4). Her iki göz de uyaranı görüntülediğinde (Şekil 4A) ve sol göz uyaranı aktif bir deklanşör altında sağ gözle gördüğünde göz hareketlerinin sürekli izlenmesi mümkündü (Şekil 4B). Bu izlerden de anlaşılıyor ki, önerilen yöntem göz hareketi ölçümünün kalitesini etkilemez ve uzun süreli deneyler için bile göz hareketlerini ölçebilir. Daha sonra yöntemin merkezi görme kaybı olan zorlu katılımcılarda bile göz hareketlerini güvenilir bir şekilde ölçmek için kullanılabileceğini gösterdik (Şekil 5). Yöntemin önemli bir uygulaması, (Şekil 6) ve ( Ek Şekil 1 ) merkezi görme kaybı olmayan konularda merkezi görme alanınıtaramaktır. Yöntem, merkezi görme kaybının gerçek dünyadaki etkisini her iki gözü açık olarak belgelemenin bir yolunu sağlar. Bu temsili gözlemcide (Ek Tablo 2'deS7), dürbün avantajı gözlenmiştir (yani, sağ/sol gözlere kıyasla her iki gözle daha fazla sayıda nokta görmek). Merkezi görme kaybı olan tüm katılımcıların görsel alan test sonuçlarının ön analizi (Tamamlayıcı Tablo 2) dürbün görüntülemenin yararını göstermektedir (baskın olmayan göz görüntüleme durumuna kıyasla). Tek yönlü ANOVA, görüntüleme koşulunun önemli bir ana etkisi olduğunu ortaya koydu [F (2,28) =6,51, p=0,004]. Post-hoc (Tukey HSD), merkezi görme kaybı olan katılımcıların dürbün görüntüleme koşulunda baskın olmayan görüntüleme durumuna (p<0.01) kıyasla daha fazla sayıda nokta gördüklerini, ancak baskın göz görüntüleme durumu (p=0.43) görmediklerini göstermiştir.

Şekil 1: Göz takibi ve dikotik sunum kurulumu.
Sol - (a) 3D hazır monitör, (b) çene / alın dayanağı, (c & d) EyeLink eyetracker kamera ve kızılötesi aydınlatma kaynağını (masaya monte), ( e& f) 3D deklanşör gözlüklerini ve IR vericisini ve (g) yanıt düğmesini gösteren ekipman kurulumu. Burun köprüsündekızılötesisensörlü sağ –3D deklanşör camları ve (i) Sensörün altına stratejik olarak yerleştirilmiş ve ince bir tel tarafından yerinde tutulan kızılötesi yansıtıcı yama. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Göz izleyici ayarlarının ekran görüntüsü.
Şekil, kızılötesi aydınlatma güç ayarının (sol alt köşe) P, u ve 0 arasında değiştirilebileceğini göstermektedir. Bu şekil aynı zamanda öğrencinin uygun hizalamasını da göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Görsel alan test kılavuzunun çizimi.
Polar 3 ızgarasını gösteren resimsel gösterim (N = 28, sırasıyla 2,3°, 6,6° ve 11° çapında 3 eşmerkezli halkada) görsel alan testi tasarımı. Test parametreleri ticari olarak mevcut araçlara benzerdi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Normal görüşe sahip bir konuda dürbün göz takibi.
Bir kontrol katılımcısının temsili dürbün göz hareketi izleri: (A) görme uyaranları her iki göze de iki yönlü olarak sunulduğunda sol gözün (üstte) ve sağ gözün (altta) yatay ve dikey göz pozisyonları; ve (B) görme uyaranları sadece sol göze dik olarak sunulduğunda sol gözün ve sağ gözün yatay ve dikey göz pozisyonları. X ekseni ve y eksenindeki her birim sırasıyla bir saniye ve bir dereceyi temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Merkezi görme kaybı olan bir konuda dürbün göz takibi.
Makula dejenerasyonu olan bir katılımcının temsili dürbün göz hareketi izleri: (A) görme uyaranları her iki göze iki göze ikişerli olarak sunulduğunda sol gözün (üst) ve sağ gözün (alt) yatay ve dikey göz pozisyonları ve(B)görme uyaranları sadece sol göze iki yönlü olarak sunulduğunda sol gözün ve sağ gözün yatay ve dikey göz pozisyonları. X ekseni ve y eksenindeki her birim sırasıyla bir saniye ve bir dereceyi temsil eder. Merkezi görme kaybı olan hastada daha büyük fiksasyonlu göz hareketlerine rağmen (Şekil 4ile karşılaştırın), güvenilir göz takibinin mümkün olduğu unutulmamalıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Merkezi görme kaybı olan bir konunun görsel alan tarama test sonuçları.
Merkezi görme kaybı olan temsili bir katılımcıda görsel alan taramasının sonuçları (N=28) (Ek Tablo 2'deS7). Her iki göze (solda), sadece sol göze (ortada) ve sadece sağ göze (sağ) sunulan görsel uyaran. Sabitleme çaprazı merkezde, kısa beyaz uyaranın görüldüğü görsel alan konumları ise yeşil dolgulu kareler olarak gösterilir. Uyaranı görmeyen yerler kırmızı dolgulu kareler olarak gösterilir. Üç görüntüleme koşulunda görülen oran 0,50 'ydi (14/28, her iki göz de görünüyor, sol); 0.29 (8/28, LE görüntüleme, orta); ve 0,14 (4/28, RE görüntüleme, sağ). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 1: Bir kontrol konusunun görsel alan tarama test sonuçları. Temsili bir kontrol katılımcısında görsel alan taramasının sonuçları (N=28). Her iki göze (üstte), sadece sol göze (ortada) ve sadece sağ göze (alta) sunulan görsel uyaran. Sabitleme çaprazı merkezde, kısa beyaz uyaranın görüldüğü görsel alan konumları ise yeşil dolgulu kareler olarak gösterilir. Uyaranı görmeyen yerler kırmızı dolgulu kareler olarak gösterilir. Üç görüntüleme koşulunda görülen oran 1.00 (28/28, her iki göz de görüntüleme, üst); 1.00 (28/28, LE görüntüleme, orta); ve 0,93 (26/28, RE görüntüleme, alt). Bu rakamı indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Şekil 2: Catch Trials - Deklanşör camlarının işleyişini yoklama. Stereoskopik camların IR yayıcı ile kesintisiz iletişimini ve stereo ekranla senkronizasyonu tespit eden denemeleri yakalayın. Merkezi görüntü, senkronizasyon çalışıyorsa konu (kırmızı haç ve kırmızı/yeşil/sarı kare) tarafından bildirilmesi gereken bir algıyı göstermektedir. Çapraz hedefin (ve tek tek çubukların) boyutları görsel alan taraması için kullanılan sabitleme çaprazı ile aynıydı ve dış kare kenarlık 4° tolerans penceresine karşılık geliyor. Son derece benzer olmayan görme keskinliklerine sahip deneklerde daha olası olan daha kötü görme gözünün bastırılmasının öznel algısal raporları şaşırtabileceğini unutmayın. Yakalama denemeleri için (her 10 denemede), sadece sol göz tarafından görülen kırmızı bir kareye kapatılmış kırmızı yatay çubuk ve sadece sağ göz (2° x 0,4°) tarafından görülen yeşil bir kareye kapatılmış kırmızı dikey çubuk kullanılmıştır. Stereoskopik mod boyunca AÇıKsa ve deklanşör gözlükleri düzgün çalışıyorsa, monoküler hedefler kırmızı bir merkezi haç algılamak için kaynaştırılabilir. Bu adım, iki kızılötesi ışık kaynağının müdahale etmediğini ve deklanşör gözlüklerinin 3D hazır monitörle senkronize edildiğini tespit etti. Bu rakamı indirmek için lütfen tıklayınız.
Tamamlayıcı Tablo 1: Arka plan ve uyaranın parlaklığı. Gri arka planın parlaklığı ve beyaz uyaran, varsayılan deneğin göz hizasına sahip ve deklanşörsüz olarak ölçülür. Deklanşör camları parlaklığı yaklaşık e azaltır. Set parlaklığı ve kontrastının görsel uyaranını sunarken iletim kaybını hesaba katmak önemlidir. Göz izleyicinin kızılötesi aydınlatma gücünün (testimizde her zaman 0 olarak ayarlanır) bu ölçümlerde hiçbir rolü olmadığını unutmayın. Bu tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Tamamlayıcı Tablo 2: Merkezi alan kaybı katılımcılarında görsel alan testinin özeti. Baskın göz, baskın olmayan göz ve dürbün görüntüleme koşullarında merkezi görme kaybı olan katılımcıların görsel alan performansı. Kısaltmalar: DE – dominant göz; NDE – baskın olmayan göz; BE – her iki göz. DE için dürbün oranları, BE ve DE görüntüleme koşullarında görülen puan oranı arasındaki oran tespit edilerek hesaplanmıştır. Benzer şekilde NDE için dürbün oranı da hesaplanmıştır. >1 oranı dürbün avantajını gösterir (yani dürbün görüntüleme koşulu altında daha iyi performans). Genel olarak, BE görüntüleme koşulunda NDE görüntüleme koşuluna kıyasla daha fazla sayıda nokta görüldü. Bu tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Tamamlayıcı Malzemeler. Bu materyalleri indirmek için lütfen tıklayınız.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok. Burada sunulan çalışmanın bazı bölümleri, Amerikan Optometry Akademisi 2019'un yıllık toplantısında "Makula Dejenerasyonunda Dürbün Merkezi Görme İşlevi" başlıklı özet olarak sunuldu.
Burada, merkezi görme kaybı olan katılımcılarda dürbün göz hareketlerinin ve bakış kontrollü merkezi görme alanı taramasının değerlendirilmesi için bir protokol sunulmaktadır.
Bu araştırma, LC Industries Doktora Sonrası araştırma bursu ile RR ve Bosma Enterprises Doktora Sonrası Araştırma Bursu tarafından AK'ye finanse edildi. Yazarlar, Dr. Laura Walker ve Donald Fletcher'a değerli önerileri ve konu işe alımlarında yardımcı olmaları için teşekkür eder.
| 3D monitör | Benq | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD cinsinden): 500 https://zowie.benq.com/en/product/monitor/xl/xl2720.html |
| 3D deklanşör camı | NVIDIA | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD cinsinden): 300 https://www.nvidia.com/object/product-geforce-3d-vision2-wireless-glasses-kit-us.html |
| Çene/alın desteği | UHCO | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): 750 https://www.opt.uh.edu/research-at-uhco/uhcotech/headspot/ |
| Eyetracker | SR Research | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): 27.000 https://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/ |
| IR yansıtıcı yama | Taktik | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): 10 https://www.empiretactical.org/infrared-reflective-patches/tactical-infrared-ir-square-patch-with-velcro-hook-fastener-1-inch-x-1-inch |
| MATLAB Yazılımı | Mathworks | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): 2150 https://www.mathworks.com/pricing-licensing.html |
| Sayısal Tuş Takımı | Amazon | CP001878 (model), B01E8TTWZ2 (ASIN) | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): 15 https://www.amazon.com/Numeric-Jelly-Comb-Portable-Computer/dp/B01E8TTWZ2 |
| Psychtoolbox - Ücretsiz | Eklenti | NA | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): ÜCRETSİZ http://psychtoolbox.org/download.html |
| Tripod (Dekstop) | Manfrotto | MTPIXI-B (model), B00D76RNLS (ASIN) | Yaklaşık Maliyet (ABD Doları cinsinden): 30 https://www.amazon.com/dp/B00D76RNLS |