Presenteras här är ett protokoll för att förbättra stereoacuity med gamifierad perceptuella lärande programvara baserad på Random-Dot stimuli. Patienter är stereo brist försökspersoner utan skelning. Protokollet kombinerar optiker Center besök med hem övningar med hjälp av programvara. Efterlevnad och stereoacuity evolution lagras i molnet.
Konventionell amblyopi terapi innebär ocklusion eller bestraffning av det dominerande ögat, även om dessa metoder förbättra stereoskopisk synskärpa i mindre än 30% av fallen. För att förbättra dessa resultat föreslår vi en behandling i form av ett video spel, med hjälp av Random-Dot stimuli och perceptuella inlärningstekniker för att stimulera stereoacuity. Protokollet är definierat för stereo brist patienter mellan 7-14 år som redan har fått behandling för amblyopi och har en monokulär bäst korrigerade avstånd synskärpa på minst 0,1 logMAR. Patienter är skyldiga att slutföra en perceptuell inlärningsprogram hemma med hjälp av TV-spelet. Medan efterlevnad lagras automatiskt i molnet, används periodiska optiker Center besök för att spåra patientens evolution och justera spelets stereoskopiska efterfrågan tills den minsta detekterbara skillnaden uppnås. Protokollet har visat sig vara framgångsrikt, och effektiviteten mätas i form av en vinst på två nivåer på ett slumpmässigt stereoacuity test (global stereoacuity eller cyklopiska stereoacuity Reference test). Dessutom, Random-Dot stimuli lärande överföringar till medial lateral stereoskopisk skärpa enligt en Wirt cirklar test, där framgång kriterier är en slutlig stereoacuity av över 140 “, och den uppnådda förbättringen motsvarar inte mindre än två nivåer av stereoskopisk skärpa. Sex månader senare, en Random Dot stereoacuity test inspelade ingen minskning av stereoacuity som uppnåddes.
Amblyopi är en utvecklingsstörning av rumslig vision som ofta förknippas med förekomsten av skelning, anisometropia, eller form deprivation vid en ung ålder1. Incidensen av amblyopi bland den allmänna befolkningen varierar från 1,3%-3,6%2. Konventionell amblyopi terapi börjar med korrigering av någon refraktiv fel, följt av ocklusion av det goda ögat med en patch eller atropin bestraffning3. Även behandlingsresultaten av konventionell behandling är initialt goda, med 73%-90% av patienterna upplever förbättrad synskärpa, denna förbättring inte motsvarar normal synskärpa hos omkring 50% av patienterna. Dessutom upplever barn ofta försämring även efter lyckad behandling2. En tidigare studie visade att, med avseende på Binokulärseende, så få som 28% av anisometropic patienter med amblyopi registreras två eller flera nivåer av förbättring som en följd av behandling4. Det har varit lite forskning som syftar till att utvärdera strategier för förbättring av stereoseende i fall av amblyopi, trots att stereoseende är nödvändig för visuell perception hos människor5. Konventionell amblyopi terapi, som ger goda resultat för synskärpa men dåliga resultat i termer av Binokulärseende, kan dra nytta av utvecklingen av en interventionell modell som syftar till att förbättra stereoacuity hos patienter med en historia av amblyopi2.
Under de senaste 10 åren har vissa forskare föreslagit en alternativ metod för att förstå kursen av amblyopi6,7. Denna förståelse har motiverat förslaget till en interventionell modell inriktad på anti-suppression dichoptic utbildning för återhämtning av binokulärseendet8,9. Amblyopi terapi med riktade gamifierad aktiviteter för patientens användning hemma har rapporterats framgångsrik i ett antal fall10,11.
Trots, denna dichoptic utbildning är ineffektiv för att förbättra stereoskopiska skärpa12. Två samtida kliniska prövningar med hjälp av anti-suppression dichoptic träningsmodell rapporterade ingen stereoacuity förbättring11,13. Den senaste forskningen visar dock att dichoptic stimulering kan minska dämpning djup och omfattning och förbättra binokulärseendet (återställa samtidig Binokulärseende). I vissa fall sammanfaller detta med förbättrad stereoacuity14,15.
Vissa studier har föreslagit en annan intervention strategi som är inriktad på direkt stimulering av stereoseende genom perceptuella inlärningsaktiviteter16,17. Dessa studier är begränsade till en rad fall som behandlats under laboratorieförhållanden. I Astle et al. s studie, var stereoseende stimuleras i två vuxna anisometropic amblyopes16 under loppet av nio laborationer. Behandling inkluderade binokulär stimulering med hjälp av en spegel stereoskop med stereogram par baserat på Random-Dot bilder. Ding och Levi stimuleras stereoseende i en behandling som utförs helt under laboratorieförhållanden, med hjälp av en spegel stereoskop och stereogram baserat på Gabor plåster18. Deras försökspersoner var fem vuxna, varav fyra har ingen stereoseende och en är stereo brist. Försökspersonerna var tvungna att utföra mellan 3000-20000 perceptuella inlärnings försök utbildning.
Vidare, XI et al. studerade anisometropic amblyopes under loppet av 10 -13 perceptuella lärande utbildning, under vilken 3-D anaglyph texturer användes för att stimulera stereoseende19. Slutligen, i Vedamurthy et al. s studie, 11 stereo-bristfällig vuxna var engagerade i visuo-motor uppgift utbildning (en “squash-The-Bug” spel) i en virtuell verklighet miljö17. Dessa försökspersoner utförde 12 600 prövningar i 35 sessioner under loppet av 8-11 veckor.
Direkt stimulering av stereoseende har utförts i laboratoriestudier, men denna behandlingsmodell är tidskrävande och svår att tillämpa i en daglig klinisk praxis, särskilt med barn. Därför har en genomförbar behandlingsmodell utarbetats för vilken ett lyckat konceptbevis tidigare presenterats20. Detta protokoll innehåller resultaten av en prospektiv, randomiserad, dubbel-blind, parallell-grupp studie baserad på perceptuella lärande behandling med Random-Dot stimuli i ett video spel format för att förbättra stereoacuity. En djupgående förklaring av protokollet som följs i denna studie presenteras.
Presenteras här är ett protokoll för direkt stimulering av stereoacuity, där Random-Dot stereobilder används för att förbättra stereoskopisk skärpa i stereo-bristfällig ämnen. Fyra tidigare studier har utvärderat resultaten av direkt stimulering16,17,18,19. Det senaste protokollet bidrar med ytterligare funktioner till ovannämnda interventionella modeller.
Den föreslagna interventions modellen är avsedd för patienter med en historia av strabismic eller anisometropic amblyopi, som redan har fått behandling (dvs., optisk korrigering, ocklusion, skelning kirurgi, syn terapi) och uppnått en bäst korrigerad synskärpa på minst 0,1 logMAR, men vars stereoacuity förblir låg (mellan 200 “-800”). Målet med protokollet är att förbättra stereoacuity i fall som dessa.
Direkt stimulering av stereoseende har redan visat sig vara effektivt för att förbättra stereoacuity hos patienter med stereo brist16,17,18,19. Men för att ett stimuleringssystem ska vara genomförbart måste behandlingen utföras i patientens hem för att nå de 3000-20000 prövningar som behövs för att inlärningen ska inträffa.
I den tidigare publicerade studien som validerade detta förfarande och sammanfattas ovan, 11 försökspersoner förbättrat sin stereoacuity20. Fem av försökspersonerna upplevde dock ingen ökning av stereoacuity (figur 3). Detta kan bero på närvaron av liten vinkel skelning omätbara i ett Cover test. Läs slutsatsen att, eftersom bilder från vänster och höger ögon bör placeras inom Panums område av fusion, normal stereoacuity bör kräva anpassning inom 0,6 Prisma dioptrier28. Panums fusionsområde är ± 5-20 min av båge (0,1-0,6 Prisma dioptri i fovea), och det kan vara så att anpassningen inom detta fönster behövs för att stödja höggradig stereoskopisk skärpa29. En studie utförd av Holmes et al. visade att ett omslags test inte kunde påvisa avvikelser under ± 3 Prisma dioptrier. Därför kan närvaron av omätbara skelning äventyra patientens förmåga att förvärva fin stereoacuity24.
Gamification har använts för att förbättra patientens motivation och efterlevnad. Dessutom lagrar programmet data i molnet efter varje session, vilket gör det möjligt för utövaren att spåra en patients aktivitet på distans på en daglig basis. Tack vare denna funktion är regelefterlevnadsresultaten utmärkta (88,36%) och jämförbar med de som registrerats i två tidigare studier, där amblyopic patienter fick dichoptic stimulering behandling med hjälp av en iPad hemma10,11. De är också mycket bättre än de rapporterade resultaten av en PEDIG studie under liknande förhållanden, där endast 22,5% av provet lyckades slutföra över 75% av den behandling som föreskrivs13. Den överensstämmelse som visas här också överskrider som rapporterats av studier som utvärderade effekten av ocklusion behandling i amblyopi (70% efterlevnad när 6 h av ocklusion ordineras, och 50% när 12 h ordineras)30. En webbapplikation har den extra fördelen att föräldrarna inte är skyldiga att hålla ett register över barnets efterlevnad13. Den Optometrist enda uppgift är att få tillgång till servern och kontrollera de uppgifter som samlats in för varje patient i slutet av varje session med hjälp av datoriserade stereoskopiskt spel program.
Under träningsperioden, patienter besöker optiker Center (check-up besök), vilket gör att optiker att betona vikten av användare-till-skärm avstånd. Optiker också ställa in stimulering kategori (dålig, grov, måttlig-böter) under dessa check-up besök. Perceptuella inlärningsteorier förutspår att förbättringar är mindre benägna om patienten inte fungerar på hans eller hennes tröskel (t. ex. om patienten rör sig närmare skärmen eller arbetar i en lättare stimulering kategori). Dessa fynd bekräftas i den studie som genomförts för att validera detta protokoll20. User-to-Screen avstånd är ur programvarans kontroll och är därför patientens eller patientens föräldrars ansvar.
Beslutet att använda en slumpmässig-dot strategi för utformningen av det datoriserade stereoskopiska spelet kan vara kritisk. Stimulering genom Random-Dot stereoskopiska bilder är aldrig oviktiga: även patienter som arbetar under deras tröskel erfarenhet förbättringar. I en process av perceptuella lärande, upprepad exponering för en slumpmässig-dot stimulus ensam kommer att förbättra binokulärseendet. Patientens uppgift, och en som är särskilt svårt för patienter med en historia av skelning31, är att smälta korrelerade slumpmässiga prickar uppfattas av varje öga12 utan förtryck. Detta förbättrar deras förmåga att skilja korrelerade prickar (signal) från dem som inte kan vara smält (brus). Utbildning av denna typ kan ha förbättrat skillnaden mellan detektor svar, med tanke på att perceptuell inlärning skulle ha förbättrat den fusionella responsen och förbättrat patientens förmåga att lossa signalen från buller32.
En av riskerna med perceptuell inlärningsmetod är selektivitet. Denna metod har visat att Random-Dot stereogram utbildning är inte selektiv, eftersom inlärning överförs till medial lateral stereoacuity mätt med en Wirt cirklar test. Ett annat konstaterande som visar att denna behandlingsmetod är effektiv är stabiliteten i de uppnådda resultaten. Olika studier har undersökt om förbättringar som uppnåtts hos försökspersoner med amblyopi som ett resultat av perceptuella inlärnings träning är stabila16,17,19,33. Denna modell har visat stabiliteten i de förbättringar som mäts med en Random-Dot stereoacuity test vid en 6 månaders uppföljningsbesök.
Flera begränsningar har upptäckts. Mjukvaru designen kräver att stimuleringskategorin ställs in manuellt, när denna process helst bör vara automatisk enligt patientens evolution. Pass nivå villkoret genomförs kan förbättras genom att överväga möjligheten att flytta patienten tillbaka till en grov stereoacuity inställning om patienten underlåter att passera en nivå vid flera på varandra följande tillfällen. I vilket fall som helst kasseras en Trapp procedur, eftersom ett av målen för gamification är att förbättra patientens motivation genom spelmekanik. Patienten bör uppleva känslan av framsteg och framgång, oavsett om deras kliniska tillstånd är att förbättra eller försämras. Detta uppnås genom att dölja lättare prövningar inom spelet Flow (men inte med en standard trappa förfarande, vars mål är att snabbt och exakt bestämma tröskeln gräns, där prestanda är 50%). En annan förbättring är att övervaka patientens avstånd från skärmen automatiskt. Men vi är inte medvetna om en lösning som inte innebär användning av särskild hårdvara, även om det kan vara värt att testa skräddarsydda webbkamera Head-Tracking programvara.
Andra begränsningar beror på studiens utformning och inkluderar följande: (1) majoriteten av försökspersonerna hade en historia av skelning (urvalet av försökspersoner med en historia av anisometropic amblyopi var för liten); (2) åldersintervallet begränsades till 7-14 år; och (3) stereoacuity-sortimentet var mellan 800 “-200”. I framtida studier, det skulle vara intressant att kontrollera den terapeutiska effekten på anisometropic amblyopi och grövre stereoacuity och hos äldre försökspersoner.
The authors have nothing to disclose.
Författarna vill erkänna VISUALIA Visual Therapy Clinic, som delvis stödde utvecklingen av datorbaserade test, enligt överenskommelse 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 |