Præsenteret her er en protokol for at forbedre stereoacuity ved hjælp af gamificeret perceptuelle lærings software baseret på tilfældige prikker stimuli. Patienter er stereo-mangelfulde forsøgspersoner uden strabismus. Protokollen kombinerer Optometry Center besøg med hjemmeøvelser ved hjælp af software. Compliance og stereoacuity Evolution gemmes i skyen.
Konventionel amblyopi terapi involverer okklusion eller straf af det dominerende øje, selv om disse metoder øge stereoskopisk synsskarphed i mindre end 30% af tilfældene. For at forbedre disse resultater, foreslår vi en behandling i form af et videospil, ved hjælp af Random-dot stimuli og perceptuelle lærings teknikker til at stimulere stereoacuity. Protokollen er defineret for stereo-mangel patienter mellem 7-14 år, der allerede har fået behandling for amblyopi og har en mono ulær bedst korrigeret afstand synsskarphed på mindst 0,1 logMAR. Patienter er forpligtet til at fuldføre en perceptuelle læringsprogram derhjemme ved hjælp af videospil. Mens overholdelse gemmes automatisk i skyen, periodiske Optometry Center besøg bruges til at spore patientens evolution og justere spillets stereoskopiske efterspørgsel, indtil den mindste detekterbare ulighed er opnået. Protokollen har vist sig at være vellykket, og effektiviteten måles i form af en to-niveau gevinst på en tilfældig stereoacuity test (global stereoacuity eller cyclopean stereoacuity reference test). Desuden er Random-dot stimuli læring overførsler til mediale lateral stereoskopisk skarphed i henhold til en Wirt cirkler test, hvor succeskriterier er en endelig stereotype på over 140 “, og den opnåede forbedring svarer til ikke mindre end to niveauer af stereoskopisk skarphed. Seks måneder senere, en Random-dot stereoacuity test registreret ingen reduktion i stereoacuity, der blev opnået.
Amblyopi er en udviklingsmæssige forstyrrelse af rumlig vision ofte forbundet med eksistensen af strabismus, anisometropia, eller form afsavn i en ung alder1. Forekomsten af amblyopi blandt den almindelige befolkning varierer fra 1,3%-3,6%2. Konventionel amblyopi terapi starter med korrektion af enhver refraktiv fejl, efterfulgt af okklusion af det gode øje med en patch eller atropin penalisering3. Selvom behandlingsresultaterne af konventionel behandling i første omgang er gode, og 73%-90% af patienterne oplevede forbedret synsskarphed, svarer denne forbedring ikke til normal synsskarphed hos ca. 50% af patienterne. Desuden oplever børn ofte forværring selv efter vellykket behandling2. En tidligere undersøgelse viste, at med hensyn til binokulær vision, så få som 28% af anisometropiske patienter med amblyopi registreret to eller flere niveauer af forbedring som følge af behandling4. Der har været lidt forskning med henblik på at evaluere strategier til forbedring af stereopsis i tilfælde af amblyopi, trods det faktum, at stereopsis er afgørende for visuel perception i mennesker5. Konventionel amblyopi terapi, som giver gode resultater for synsskarphed, men dårlige resultater med hensyn til binokulære syn, kan drage fordel af udviklingen af en interventionel model, der sigter mod at forbedre stereo skarphed hos patienter med en anamnese med amblyopi2.
I løbet af de sidste 10 år, nogle forskere har foreslået en alternativ tilgang til at forstå forløbet af amblyopi6,7. Denne forståelse har motiveret forslaget om en interventionel model fokuseret på anti-undertrykkelse dichoptic uddannelse til genopretning af binokulære vision8,9. Amblyopi-behandling, der involverer målrettede gamificerede aktiviteter til patientbrug derhjemme, er blevet rapporteret som en succes i en række tilfælde10,11.
Uanset denne dichoptic uddannelse er ineffektiv til at forbedre stereoskopisk skarphed12. To samtidige kliniske forsøg med anti-suppression dichoptic Training model rapporterede ingen stereoacuity forbedring11,13. Den seneste forskning indikerer dog, at dichoptic stimulation er i stand til at reducere undertrykkelse dybde og omfang og forbedre binokulære syn (genoprette samtidig binokulær perception). I nogle tilfælde, dette falder sammen med forbedret stereoacuity14,15.
Nogle undersøgelser har foreslået en anden interventionsmetode, der fokuserer på direkte stimulering af stereopsis gennem perceptuelle læringsaktiviteter16,17. Disse undersøgelser er begrænset til en række tilfælde, der behandles under laboratorieforhold. I Astle et al. ‘s undersøgelse blev stereopsis stimuleret i to voksne anisometropiske amblyopes16 i løbet af ni laboratorie sessioner. Behandling omfattede binokulær stimulation ved hjælp af et spejl stereoskop med Stereogram par baseret på Random-dot billeder. Ding og Levi stimuleret stereopsis i et behandlingsforløb, der udelukkende udføres under laboratorieforhold, ved hjælp af et spejl stereoskop og stereogrammer baseret på Gabor patches18. Deres var fem voksne, hvoraf fire ikke har nogen stereopsis og en er stereo-mangel. Emner var forpligtet til at udføre mellem 3000-20000 perceptuelle læring uddannelse forsøg.
Desuden har XI et al. studeret anisometropic amblyopes i løbet af 10 -13 perceptuelle læring kurser, hvorunder 3-D anaglyph teksturer blev brugt til at stimulere stereopsis19. Endelig, i Vedamurthy et al. ‘s undersøgelse, 11 stereo-mangel voksne var engageret i Visuo-motor Task træning (en “squash-The-Bug” spil) i en Virtual Reality miljø17. Disse udførte 12.600 forsøg i 35 sessioner i løbet af 8-11 uger.
Direkte stimulation af stereopsis er blevet udført i laboratorieundersøgelser, men denne terapi model er tidskrævende og vanskeligt at anvende i en daglig klinisk praksis, især med børn. Der er således udarbejdet en realistisk behandlingsmodel, for hvilken et vellykket proof of concept tidligere er blevet præsenteret20. Denne protokol inkorporerer resultaterne af en prospektiv, randomiseret, dobbelt-blind, parallel-gruppe undersøgelse baseret på perceptuelle læring behandling ved hjælp af Random-dot stimuli i et videospil format for at forbedre stereoacuity. En grundig forklaring af den protokol, der blev fulgt i denne undersøgelse, præsenteres.
Præsenteret her er en protokol til direkte stimulering af stereoacuity, hvor Random-dot stereo billeder bruges til at forbedre stereoskopisk skarphed i stereo-mangelfulde emner. Fire forudgående undersøgelser har evalueret resultaterne af direkte stimulation16,17,18,19. Denne seneste protokol bidrager med yderligere funktioner til ovennævnte interventions modeller.
Den foreslåede interventionsmodel er beregnet til patienter med strabismisk eller anisometropisk amblyopi i anamnesen, som allerede har fået behandling (dvs. optisk korrektion, okklusion, skelen kirurgi, syns terapi) og opnået en bedst korrigeret synsskarphed på mindst 0,1 logMAR, men hvis stereo skarphed er lav (mellem 200 “-800”). Målet med protokollen er at forbedre stereoskarphed i tilfælde som disse.
Direkte stimulering af stereopsis har allerede vist sig at være effektiv til at øge stereo styrken i stereo-mangelfulde16,17,18,19. Men for at et stimulerings system skal være muligt, skal der udføres behandling i patientens hjem for at nå de 3000-20000 forsøg, der er nødvendige for at lære at forekomme.
I den tidligere offentliggjorte undersøgelse, der validerede denne procedure, og som er opsummeret ovenfor, forbedrede 11 forsøgspersoner deres stereo skarphed20. Fem af forsøgspersonerne oplevede imidlertid ingen stigning i stereoacuiteten (figur 3). Dette kan skyldes tilstedeværelsen af lille vinkel-skelen, der ikke er detekterbar i en dæktest. Læs udledt, at eftersom billeder fra venstre og højre side skal placeres inden for Panums fusions område, bør normal stereoskarphed kræve justering inden for 0,6 prisme dioptere28. Panums flekterende område er ± 5-20 min af ARC (0,1-0,6 prisme dioptri i fovea), og det kan være, at tilpasningen inden for dette vindue er nødvendig for at understøtte høj-grade stereoskopisk skarphed29. En undersøgelse foretaget af Holmes et al. viste, at en dæktest ikke kunne påvise afvigelser under ± 3 prisme dioptere; Derfor, tilstedeværelsen af målbart skelen kunne kompromittere en patients evne til at erhverve fine stereoacuity24.
Gamification er blevet brugt til at forbedre patientens motivation og Compliance. Desuden gemmer programmet data i skyen efter hver session, hvilket gør det muligt for behandleren at spore en patients aktivitet eksternt på daglig basis. Takket være denne funktion er overholdelses resultater fremragende (88,36%) sammenlignelige med dem, der blev registreret i to tidligere undersøgelser, hvor amblyopiske-patienter fik dichoptisk stimulerings behandling ved hjælp af en iPad derhjemme10,11. De er også meget bedre end de rapporterede resultater af en PEDIG undersøgelse under lignende betingelser, hvor kun 22,5% af prøven formået at fuldføre over 75% af den foreskrevne behandling13. Den overensstemmelse, der er påvist her, overstiger også det, som blev rapporteret af undersøgelser, der evaluerede virkningen af okklusionsbehandling i amblyopi (70% overholdelse, når 6 timer af okklusion er ordineret, og 50% når 12 timer er ordineret)30. En web-applikation har den ekstra fordel, at forældrene ikke er forpligtet til at føre en fortegnelse over deres barns overholdelse13. Den optometrist eneste pligt er at få adgang til serveren og kontrollere de indsamlede data for hver patient i slutningen af hver session ved hjælp af edb stereoskopisk spil program.
I løbet af træningsperioden, patienter besøger Optometry Center (check-up besøg), gør det muligt for optometrist at understrege betydningen af bruger-til-skærm afstand. Optometrists også indstille stimulation kategori (fattige, grove, moderat-fine) under disse check-up besøg. Perceptuelle læring teorier forudsige, at forbedringer er mindre sandsynligt, hvis patienten ikke arbejder på hans eller hendes tærskel (f. eks, hvis patienten bevæger sig tættere på skærmen eller arbejder i en lettere stimulation kategori). Disse resultater blev bekræftet i den undersøgelse, der blev udført for at validere denne protokol20. Bruger-til-skærm-distance er ude af softwarens kontrol og er derfor patientens eller patientens forældres ansvar.
Beslutningen om at bruge en tilfældig-dot tilgang til udformningen af det edb-stereoskopiske spil kan være kritisk. Stimulering gennem random-dot stereoskopiske billeder er aldrig ligegyldig: selv patienter, der arbejder under deres tærskel erfaring forbedringer. I en proces med perceptuelle læring, gentagen udsættelse for en tilfældig-dot stimulus alene vil forbedre binokulære vision. Patientens opgave, og en, der er særligt vanskeligt for patienter med en historie af skelen31, er at smelte de korrelerede tilfældige prikker opfattes af hvert øje12 uden undertrykkelse. Dette øger deres evne til at skelne de korrelerede prikker (signal) fra dem, der ikke kan sammensmeltet (støj). Uddannelse af denne type kan have forbedret forskellen detektorrespons, da den perceptuelle læring ville have forbedret den responsionelle respons og forbedret patientens evne til at frigøre signalet fra støj32.
En af risiciene ved den perceptuelle læringstilgang er selektiviteten. Denne metode har vist, at Random-dot Stereogram træning ikke er selektiv, fordi læring overføres til mediale lateral stereo skarphed målt med en Wirt Circles test. En anden konstatering, der viser effektiviteten af denne behandlingsmetode, er stabiliteten af de opnåede resultater. Forskellige undersøgelser har undersøgt, om forbedringer opnået i emner med amblyopi som følge af perceptuelle læring uddannelse er stabile16,17,19,33. Denne model har vist stabiliteten af forbedringerne målt med en Random-dot stereoacuity test ved en 6 måneders opfølgende besøg.
Flere begrænsninger er blevet opdaget. Software designet kræver, at stimulerings kategorien indstilles manuelt, når denne proces ideelt set skal være automatisk i henhold til patientens Evolution. Pass level tilstand implementeret kunne forbedres ved at overveje muligheden for at flytte patienten tilbage til en grov stereoacuity indstilling, hvis patienten undlader at passere et niveau ved flere på hinanden følgende lejligheder. Under alle omstændigheder er en trappe procedure kasseres, fordi et af målene for gamification er at forbedre patientens motivation gennem spil mekanik. Patienten bør opleve fornemmelsen af fremskridt og succes, uanset om deres kliniske tilstand forbedres eller forværres. Dette opnås ved at skjule lettere forsøg i spillet flow (dog ikke med en standard trappe procedure, hvis mål er hurtigt og præcist at bestemme tærsklen, hvor ydeevnen er 50%). En anden forbedring er at overvåge patientens afstand fra skærmen automatisk. Men vi er ikke klar over en løsning, der ikke involverer brugen af specialhardware, selv om det kan være værd at teste specialbyggede webcam Head-tracking software.
Andre begrænsninger skyldes undersøgelsens design og omfatter følgende: (1) de fleste forsøgspersoner havde en historie af skelen (prøven af forsøgspersoner med en historie af anisometropic amblyopi var for lille); (2) aldersintervallet var begrænset til 7-14 år; og (3) stereoacuity intervallet var mellem 800 “-200”. I fremtidige undersøgelser, det ville være interessant at kontrollere den terapeutiske virkning på anisometropic amblyopi og grovere stereoacuity og i ældre.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker at anerkende VISUALIA Visual Therapy Clinic, som delvist støttede udviklingen af den computerbaserede test, efter aftale med universitetet i Oviedo (FUO-EM-104-12).
Autorrefractometer, model TRK 1P | Topcon, Japan | Refractive error measurements by autorrefraction | |
Computerized Stereoscopic Game | University of Oviedo, Spain | The computer-based test itself was developed at the University of Oviedo by SM-G, coauthor of this manuscript. After finishing this study, a private company named VISIONARY TOOL (www.visionarytool.com) has contacted both SM-G and JAP-C to participate in the development of a computerized visual training tool. This tool includes several games and tests. The one used in this article, based on random dot hidden silhouettes, is one of them. | |
Randot Preschool Stereoacuity Test | Stereo Optical Company Inc, USA | Global stereoacuity test | |
Screen model | SIFIMAV, Italy | Logarithmic visual acuity chart ETDRS format | |
Wirt Circles Test | Stereo Optical Company Inc, USA | Local stereoacuity test |