Summary
약시는 종종 한 쪽 눈의 강력한 억제와 함께하는 시각 피질의 발달 장애입니다. 우리는 측정 및 가상 현실 고글 혹은 휴대용 아이팟 터치 장치를 사용하고 배포 할 수 있습니다 약시 환자에서 interocular 억제 치료를위한 새로운 기술을 제시한다.
Abstract
약시, 영상 피질의 발달 장애는 작업 연령 인구의 시각적 장애의 가장 큰 원인 중 하나입니다. 현재 견적은 약 1~3% 1-3, 2 단안되는 대부분의 경우에 약시의 유행을 넣어. 약시는 가장 자주 안구 misalignment (사시)에 의해 발생합니다, 블러는 불평등 굴절 오류 (anisometropia)에 의해 유도 및 양식 박탈의 경우 인치
약시는 처음 한 번 설치 초기에 이상 영상 입력에 의해 발생되지만 일반 영상 입력이 수술 및 / 또는 굴절 교정을 사용하여 복원되었을 때, 시각적 인 적자는 종종 남아 있습니다. 약시는 이상 시각적 인 대뇌 피질의 개발보다는 amblyopic 눈에 4,5 자체에 문제의 결과이기 때문입니다. 약시는 시력 장애와 가난이나 결석을 포함 단안과 쌍안 적자 6,7 모두에 의해 특징입니다각각 tereopsis. 약시의 시각 장애는 종종 쌍안경보기 조건 8 세 이하의 amblyopic 눈에서 입력의 강력한 억제와 연결되어 있습니다. 최근 작품 억제는 단안과 약시 9,10와 관련된 쌍안경 적자 모두에서 중심 역할을 할 수 있다고 표시했습니다.
억제를위한 현재 임상 시험은 오히려 억제의 정도의 양적 측정을 제공보다는 억제의 유무를 확인하는 경향이 있습니다. 여기 소형 휴대용 장치 11,12와 amblyopic 억제를 측정하기위한 기술을 설명합니다. 이 장치는 가상 현실 고글의 쌍에 연결된 노트북 컴퓨터로 구성되어 있습니다. 기술의 참신함은 우리가 억제를 측정 할 수 시각적 자극을 제시하는 방법에 있습니다. 비 amblyopic 눈에 보이는 자극의 대비가 다양하는 동안 자극은 고 대비의 amblyopic 눈에 표시됩니다. 환자는 simpl을 수행흥분성의 쌍안 상호 작용의 강도의 정확한 측정이 가능 전자 신호 / 노이즈 작업. 어느 눈이 성능 이점을 가지고되는 오프셋 대비는 "밸런스 포인트"의 측정이며 억제의 직접 측정 한 것입니다. 이 기술은 제어 13,14 및 환자 6,9,11 인구에 모두 psychophysically 확인되었습니다.
억제를 측정하는 것 외에도이 기술은 시간이 지남에 억제를 감소하고 약시 12,15,16와 성인 환자의 쌍안경과 자주 단안 기능을 향상시킬 수 치료의 소설 양식의 기초를 형성한다. 이 새로운 치료 접근 방식은 15 위이나 특별히 수정 아이팟 터치 장치에 설명 된 가글 시스템에 하나 배포 할 수 있습니다.
Protocol
1. 억제의 측정
- 억제의 측정을 시작하기 전에, 환자 자세한 지침 (1.8 참조)주고 노트북 화면에서 다음 단계 1.2-1.8 관련된 시각적 자극을 보여줍니다. 모든 환자는 적절히 작동 거리에 따라 조정, 절차를 통해 모든 굴절 교정 (안경 / 연락처 렌즈)를 착용해야합니다.
- 고글 (eMagin 8700)이 (안경 / 콘택트 렌즈의 상단 이상) 환자에 맞게 적절히 조정해야합니다. 화면은 안구 표면에 평행하게 앉아 있는지 확인합니다. 화면은 각 환자의 interpupillary 거리를 차지하기 위해 조정할 수 있습니다. 고글을 연결하고 교정에 대한 지침은 여기에서 찾아보실 수 있습니다 : http://www.3dvisor.com/wpcontent/uploads/2010/08/UserGuide10.7.pdf .
- 자극이 움직이는 점의 두 인구 한 인구 출발로 구성일반적인 방향 ( '신호'점)와 임의의 방향 ( '잡음'점)에서 다른 이동에 g. 관찰자의 작업은 신호 방향을보고하는 것입니다. 작업 난이도는 자극에 노이즈 점에 신호의 상대적 비율을 변화하여 조작 할 수 있습니다.
- 이러한 측정을 제어 사용자 정의 MATLAB 프로그램은 3 다운 1까지 계단 절차를 사용합니다. 두 개의 측정 단계가 있습니다. 첫 번째는 쌍안경 임계 값, 즉, 두 신호 및 소음 점은 고 대비의 두 눈에 제출하는 경우 필요한 신호 점의 임계 번호를 제공합니다. 두 번째 프로그램은 도트 인구가 별도의 눈에 제출하는 경우 같은 임계를 달성하는 데 필요한 대비 불균형을 측정합니다.
- 다른 이미지는 Matrox DualHead2Go의 사용 (몬트리올, 캐나다) 장치를 통해 고글 화면에 표시됩니다.
- 억제 평가를 시작하려면 먼저 쌍안경 임계 값을 측정합니다. 여기에 같은 시각적 자극이 AR눈과 정확하게 점 운동의 방향을 판단하는 데 필요한 신호 점의 최소 수를 모두에게 보여 전자가 측정됩니다.
- 눈을 정렬하려면 화면 흰색 화면에 대한 각각의 눈에 검은 색 반 십자가를 표시합니다. 키보드를 사용, 환자는 amblyopic 눈으로 보는 십자가의 절반을 이동하게 될 때까지 동료 눈으로 보는 반은 라인까지. 그것은 환자가 amblyopic 눈으로 보는 이미지가 흐리게 할 수 있다는 것이 좋습니다 것이 중요합니다,하지만 중요 정렬입니다. 보기는이 이미지의 가시성을 개선 할 수 있으므로 더 자주 깜박하는 환자에게에서 움직이는 이미지가 사라합니다. 정확한 안구 정렬 (픽셀 값)이 작업의 재현성을 확인할 수 있도록 각 측정에 따라 추출 할 수 있습니다.
- 반 십자가가 정렬되는 환자보고되면, 측정 절차를 시작할 수 있습니다. 각 측정은 완료하는 데 약 3 분 정도 소요됩니다. 다섯 짧은 계단 측정는 C 아르측정의 두 부분 각각에 대해 ompleted. 측정이 시작되기 전에 다음 지침을 제공해야합니다 :
- 관찰자에 대한 지침 :
"이 테스트 동안이 영상의 방향에 대한 판단을해야합니다."
"당신은 회색 배경 흰색 / 회색 점의 그룹을 볼 수 있습니다. 점은 앞에서 주로 왼쪽으로 이동 또는 오른쪽으로 키보드의 왼쪽 및 오른쪽 화살표 키를 사용하는 경우 각각의 프리젠 테이션 후에 결정하라는 메시지가 표시됩니다 . "
"점 두 그룹, 왼쪽 또는 오른쪽으로 (신호 점), 다른 그룹은 임의의 방향으로 이동하는 표시로 자연스럽게 어떤 이동이 있습니다."
"신호 점은 임의의 점의 혼란 속에서 (오른쪽 또는 왼쪽)에 이동되는 방향으로 결정 해주세요." "당신이 결정 임의의 점의 수는 더 어려운 신호 점을 볼 수있게 증가를 만들기 위해 지속적으로 그렇게 어려운 도착 할 때 방향을 말할 수 없어, 그냥 해 주시기 바랍니다가장 가깝다고 생각 ". - 첫 번째 측정은 이제 시작할 수 있습니다. 좋은 '마지막 순간'명령 ( "당신이 버튼을 누르면 깜박 할 수있는 좋은 시간입니다") 정기적으로 깜박 할 수있는 참가자를 생각 나게하는 것입니다.
- 쌍안 계단 패러다임을 사용하여 다섯 측정은 이제 만들어집니다. 각 측정이 시작되기 전에 안구 정렬이 반복됩니다.
- 각 측정에서 얻은 결과는 두 눈이 같은 자극을 볼 때 올바르게 방향을 판단하는 데 필요한 신호 점 (총 100 점의 아웃)의 임계 번호입니다. 이 프로그램은 또한 측정의 표준 오류로 응답의 범위를보고합니다.
- 다음 측정을 위해, 대비 계단은 쌍안경 계단에서 다섯 결과는 평균과 결과 임계 값은 amblyopic 눈에 제출 신호 점의 수를 정의합니다. 나머지 노이즈 점 억제를 평가하기 위해 대조를 변화에서 비 amblyopic 눈에게 수여됩니다.
- 이 측정을위한 amblyopic 눈비 amblyopic 눈에 보이는 노이즈 점의 대비가 계단 절차를 사용하여 다양한 반면 항상 높은 콘트라스트 점을 본다. 계단의 시작 신호 점의 고정 번호가 (단계 1.11에서 얻은) 100 % 대비 및 노이즈 점의 나머지 번호로 amblyopic 눈에 볼 수있는이 0 % 대비의 동료 눈에 표시됩니다 (예 : 없음 소음 점 ) 최소한의 억제에 보이는 결과입니다. 3 다운 1까지 계단 알고리즘에 따라 동료 눈에 보이는 노이즈 점의 대비 증가의 신호 점 방향 결과의 올바른 식별. 작업 성능이 79% 올바른에서 converges까지 측정 동안 동료 눈에 보이는 노이즈 점의 대비는 계단으로 다양합니다. 이 신호 및 잡음 점은 쌍안경보기 조건 (단계 1.11)에서 관찰 된 작업 성능의 동일한 수준을 생산하기 위해 두 눈 사이에 결합되는 것을 나타냅니다. 의 대비의 비율임계 값에 동료 눈에 보이는 노이즈 점의 대비에 비해 amblyopic 눈 (항상 100 %)에 제출 된 신호 점 잔액 지점을 측정하기위한 한 방법입니다. 이 시점 위의 사람 눈에 보이는 노이즈 점의 대비를 높이면 작업 성능 amblyopic 눈과 장애에 표시되는 신호 점 억제 될 것입니다.
- 다섯 측정 대비 불균형으로 제작되어 있으며 평균 결과는 계산됩니다. 그 결과 억압을 극복하고 amblyopic 눈과 동료 눈이 동시에 점을 볼 수 할 필요가 있습니다 대비 불균형의 수준에 대한 검진 정보를 제공합니다.
2. 이 방법을 사용하여 교육
- 위의 단계 1.14에서 발견 대비 불균형은 교육 체제의 시작 지점으로 사용할 수 있습니다. 교육 비디오 게임 형식 ( "테트리스")에 대비 불균형과 dichoptic 이미지의 사용을 통합하는 것입니다. 비디오 게임에서 구현 될 수있다중 가상 현실 고글이나 아이팟 터치 장치.
- 비디오 게임 테트리스가 완료 라인을 형성하기 위해 함께 장착되어 있습니다 떨어지는 블록의 일련을 포함한다. amblyopic 눈은 전체 대비 블록을보고하고, 동료 눈은 감소 대비 이미지를 본다. 각 눈에 제출 정보는 성공적인 플레이를 동시에 인식해야합니다.
- 훈련 정권이 계속되는 시간이 지남에 대비 불균형이 점점 더 어려워 시각 시스템이 더 유사한 dichoptic 이미지에 의한 억제를 극복 할 수있게 동료 눈에 명암을 증가하여 감소된다.
- 교육 기간은 하루 1-2 시간 있어야하고 대비 불균형에 대한 개선 (사람 눈에 제출 대비 증가) 관찰하지 않습니다 때까지 계속해야합니다. 훈련 정권 동안 단안과 쌍안 기능의 수표는 (환자와 기본 조건 나이에 따라 결정) 정기적으로 변경해야합니다. 단안 시력, stereopsis의 시험과 억제의 표준 테스트 진행 상황을보고 특히 중요합니다.
Representative Results
설명 방법에서 발견 억제의 수준은 약시, 이전 치료, 굴절 교정의 사용과 시력의 기본 원인에 따라 달라집니다. 각 환자는 매우 독특한 역사를 가지고 있기 때문에 억압의 '정상'값을 정의하거나 사람들 사이 비교를하기가 어렵습니다. 일반적으로 우리는 더 시력 분들이 억제 9 깊은 수준을 가지고 기대하고 있습니다. 우리가 눈 사이의 대비 불균형을 감소 연수 기간 동안, 억압의 깊이는 일반적으로 감소하고이 쌍안경과 단안 기능의 범위를 향상시킵니다. 억제의이 변경 (참조 16 참조 15 그림 2 참조 12, 표 3 및 그림 9도 3 및도 4 참조) 여러 환자 집단에서 입증되었습니다. 그것은 억압에 대한 자세한 측정 일을 사용하여 점에 유의하는 것이 중요합니다기술은 약시 증후군에 대한 우리의 이해를 향상시킬 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.
그림 1. 1 포함 억제를 측정에 사용되는 장비) 노트북 2)) 신호 스플리터 3 고글.
그림 2. 고글은 연구 참가자에 제대로 장착.
그림 3. 임의의 점 kinetogram 자극의 개요 (단계 1.2/1.3). 상단 패널은 반 간은 bino의 신호로 monocularly 각 눈에 표시되는 정렬 단계를 보여줍니다 cular 정렬. 중간 패널은 신호 점은 신호와 노이즈가 다음에 활용되는 모션 일관성 임계 값을 제공하기 위해 결합 amblyopic 만 눈과 소음 점은 쌍안경 조건 하에서, 동료 눈에 표시됩니다에 표시되는 소음 패러다임에 신호를 보여줍니다 대비 측정의 단계를 다양한. 하단 패널 대비 임계 값을 보여줍니다,이 절차는 잡음 신호의 고정 된 수준의 모션 일관성 임계 값을 사용하여, 두 눈 사이 대비 수준을 다양한 표시합니다. 두 눈이 균형 쌍안경 입력을 볼 수있는 시점은 반대로 임계 값 또는 "균형 점"입니다.
로 수평 고글, 및 수직 화살표 키를 통해 본 그림 4. (단계 1.7) 정렬 화면이 전체 간을 볼 때까지 목표를 정렬하는 데 사용됩니다.
그림 5. 훈련 프로토콜의 개요.
그림 6. 훈련 절차를 완료 사시 약시과 하나가 성인 참가자로부터 얻은 임상 및 psychophysical 데이터의 예 6A는 시력 (4 주 동안 logMAR 단위로 로그 스타일의 차트와 측정의 변화를 보여줍니다 (단계 2.1-2.4). 그림 amblyopic 눈 (아메)와 동료 눈 (FFE)) 모두에 대한 교육. 작은 LogMAR 값은 더 나은 시력을 나타냅니다. 게임 플레이 시간의 누적 수는 x 축에 괄호 안에 표시됩니다. 그림 6B는 대조적 imba의 변화를 보여줍니다교육 4 주 이상 랜스. y 축은 따라서 큰 값은 덜 억제를 나타냅니다 동료 눈에 용납 될 수 대비를 보여줍니다. amblyopic 눈이 억압되기 전에 훈련의 시작시 30 %의 대비는 동료 눈에 용납 될 수 있습니다. 그러나 교육 진행으로 더 많은 반면이 억제의 감소를 나타내는 용납 될 수 있습니다. 그림 6C는 연수 기간 (Randot 스테레오 테스트로 측정)를 통해 stereoacuity의 향상을 보여줍니다. y 축에 제로는 스테레오 비전을 나타냅니다과 증가 값 (단위는 아크의 초 스테레오 임계 값의 상호입니다) 스테레오 감도를 향상 나타냅니다.
그림 7. 가치 4 점 검사 (왼쪽 위) 등의 훈련 이전과 이후 양안 시력 상태를 평가하는 데 사용되는 표준 임상 시험, Bagollini 르NSES (오른쪽 위), Randot Stereopsis 시험 (하단 왼쪽)와 TNO stereopsis 시험 (오른쪽 아래).
Discussion
본 논문에서 설명 억제 측정 및 치료 기술은 매우 각 눈으로 볼 수있는 이미지의 대비 조작에 따라 달라집니다. 특히, 쌍안 조합이 발생되는 상대 interocular 대비 불균형은, "밸런스 포인트 대비를"IE 억제 6,11,17의 측정을 제공합니다. 또한, 반복적으로 "균형 잡힌"시각적 자극에 약시와 억제 환자를 노출하여, 그것은 억압을 줄이고 잠재적으로 단안과 쌍안 시각 기능 12,15,16을 개선 할 수 있습니다. 이 기술은 억제 측정에 사전 각각 약시 치료에 새로운 접근 방식을 나타냅니다. 같은 가치 넷 라이트 테스트와 Bagolini 줄무늬 렌즈로 억제를 평가하기위한 현재 임상 시험은 억제가 존재하거나 결석 여부를 평가, 그리고 sbisa 바 같은 다른 검사는 중성의 사용에 의해 억제의 수준을 수량화밀도 필터. 우리 기술은 정확하게 정량화 할 억압의 강도를 허용하여 추가 임상 정보를 제공합니다. 자주 억제와 연결되어 약시는 일반적으로 amblyopic 눈 (18)의 사용을 권장하기 위해 비 amblyopic 눈에 비 amblyopic 눈이거나 굴욕적인 이미지를 occluding에 의해 처리됩니다. 이 기술 amblyopic 눈 기능 18 개선 효과가 있지만, 직접 약시와 관련된 쌍안경 적자를 해결하지 않습니다. 우리 기술은 직접 쌍안 시각 기능을 대상으로 우리는이 접근법은 약시 12,15,16와 성인 환자에서 단안과 쌍안 기능을 모두 향상시킬 수있는 것으로 나타났습니다. 게임이 어린 소아 인구에서 사용할 적응해야 할 수도 있지만, 설명 계측 및 치료 접근 방법은 성인과 어린이에서 사용하기에 적합합니다. 현재 이러한 목적에 대한 추가 게임을 개발하고 있습니다.
우리의기술은 한계를 가지고 있습니다. 사시와 강력한 억제와 일부 환자는 억제 측정 프로토콜의 시작 부분에 각 눈에 보이는 이미지를 정렬 도전보세요. 이러한 환자 이미지 17 정렬하는 것이 가능하지만,이 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 치료에 관해서으로는 교육 체제를 통해 적절한 자격을 갖춘 임상과 함께 일을하고, 억제가 감소하는 경우 diplopia의 위험 (더블 비전)을 고려하는 것이 중요합니다. 이 치료의 접근에 대한 우리의 이전 작업은 anisometropia 또는 작은 앵글 사시 환자에 초점을 맞추고하고 더 환자는 치료가 시행되기 전에 그러나 diplopia의 위험이주의 깊게 환자별로 환자에 대한 적절한 자격을 갖춘 임상에 의해 고려되어야합니다, diplopia을 개발 없습니다 .
처음으로 기술을 설정할 때이 모든 하드웨어 연결이 안전을 보장하는 것이 중요하며, 모든 관련 드라이버에 있다고지연하고 호스트 컴퓨터에 업데이트되었습니다. 이 프로토콜에 설명 된 Matrox 그래픽 보드와 호환이며, 그 1600x600의 화면 해상도를 지원합니다 (Matrox 드라이버가 설치되어 후) 각 튀어 화면이 뚜렷한이 있는지 확인하기 위해 그래픽 카드가 장착 된 컴퓨터를 사용하는 것도 중요합니다 이미지. 우리는 잘못된 화면 해상도 설정하고 필요한 하드웨어에 대한 드라이버를 최신의 부재로 인해 발생하는 시스템을 설정할 때 대부분의 문제가 발생하는 것으로 확인되었습니다. 두 눈을 부릅 뜸 화면은 사전 정확하고 안정적인 측정을 보장하기 위해 억제를 측정하는 동일 휘도가 있는지 확인하는 것도 중요합니다.
기술은 억제 측정 및 치료 방법의 발전을위한 기반을 제공합니다 설명했다. 특히, 눈 사이 변화 대비의 핵심 원리에 따라 더 매력적인 비디오 게임의 개발은이 방법이 더 효율적이고 더 만들 수젊은 환자들에게 ppealing. 이외에도 자신의 임상 사용에서 이러한 기술이 억제과 눈 사이 억제 상호 작용은 정상적인 시각 시스템 13 재생 역할을 근간 신경 메커니즘을 탐구하는 연구 환경에서도 사용할 수 있습니다.
Disclosures
이 논문에서 설명하는 기술은 BT와 RFH도 JC와 LT에서 개최되는 중 하나에 의해 개최 두 개의 특허의 기초를 형성합니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment for the measurement of suppression | |||
| Computer equipped with a graphics card compatible with a Matrox Duel Head to Go device (see below) and Psychtoolbox19,20 | Any Suitable Manufacturer | ||
| Matlab software of a version compatible with Psychtoolbox | Mathworks | ||
| Psychtoolbox and custom software for stimulus generation | Psychtoolbox | Psychtoolbox is available for download from psychtoolbox.org and the additional custom software is available from the corresponding author upon request. | |
| Matrox Duel Head to Go | Matrox | ||
| Z800 3D dual pro-HMD video goggles | eMagin Corporation | ||
| Equipment for the treatment of suppression | |||
| iPod Touch | Apple | ||
| Screen overlay to allow for dichopic viewing of the iPod | Spatial View | ||
| Custom software for the tetris treatment game | The software was built using Spatial View's proprietary SDK, full details have been published previously15 | ||
References
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