Evaluación del campo visual binocular central y los movimientos oculares binoculares en una condición de visualización dicopética
Summary
Aquí se presenta un protocolo para evaluar los movimientos binoculares de los ojos y la detección del campo visual central controlado por la mirada en los participantes con pérdida central de la visión.
Abstract
La degeneración macular suele producir defectos visuales centrales binoculares heterogéneos. Actualmente, los enfoques disponibles para evaluar el campo visual central, como la microperimetría, solo pueden probar un ojo a la vez. Por lo tanto, no pueden explicar cómo los defectos en cada ojo afectan la interacción binocular y la función del mundo real. La presentación de estímulos dicopticos con un sistema controlado por la mirada podría proporcionar una medida fiable de los campos visuales monoculares/binoculares. Sin embargo, la presentación de estímulos dicopticos y el seguimiento simultáneo de los ojos son desafiantes porque los dispositivos ópticos de instrumentos que presentan estímulos dicopéticamente (por ejemplo, haploscopio) siempre interfieren con los rastreadores oculares (por ejemplo, rastreadores oculares infrarrojos basados en vídeo). Por lo tanto, los objetivos eran 1) desarrollar un método de presentación de estímulo dicoptico con seguimiento ocular simultáneo, utilizando gafas de obturador 3D y monitores listos para 3D, que no se ve afectado por interferencias y 2) utilizar este método para desarrollar un protocolo para evaluar el campo visual central en sujetos con pérdida de visión central. Los resultados mostraron que esta configuración proporciona una solución práctica para medir de forma fiable los movimientos oculares en condiciones de visualización dicopticas. Además, también se demostró que este método puede evaluar el campo visual central binocular controlado por la mirada en sujetos con pérdida de visión central.
Introduction
La degeneración macular es generalmente una condición bilateral que afecta la visión central y el patrón de pérdida visual puede ser heterogéneo. La pérdida visual central podría ser simétrica o asimétrica entre dos ojos1. Actualmente, hay varias técnicas disponibles para evaluar el campo visual central en la degeneración macular. El gráfico de cuadrícula de Amsler contiene un patrón de cuadrícula que se puede utilizar para proyectar manualmente el campo visual central. Los perímetros automatizados (por ejemplo, el analizador de campo visual Humphrey) presentan destellos de luz de diferentes brillos y tamaños en un tazón de ganzfeld estandarizado para sondear el campo visual. La microperimetría contingente de miradas presenta estímulo visual en una pantalla LCD. Los micro-perímetros pueden compensar los movimientos de los micro-ojos mediante el seguimiento de una región de interés en la retina. Los micro-perímetros pueden sondear regiones locales en la retina central para detectar cambios en la función, pero solo pueden probar un ojo a la vez. En consecuencia, las pruebas micro-perimétricas no pueden explicar cómo los defectos heterogéneos en cada ojo afectan la interacción binocular y la función del mundo real. Existe una necesidad insatisfecha de un método para evaluar de forma fiable los campos visuales en una condición de visualización que se aproxima estrechamente a la visualización en el mundo real. Tal evaluación es necesaria para entender cómo el defecto del campo visual de un ojo afecta/contribuye al defecto del campo visual binocular. Proponemos un método novedoso para evaluar el campo visual central en personas con pérdida visual central bajo condición de visualización dicoptica (es decir, cuando los estímulos visuales se presentan de forma independiente a cada uno de los dos ojos).
Para medir los campos visuales de forma fiable, la fijación debe mantenerse en un locus determinado. Por lo tanto, es importante combinar el seguimiento ocular y la presentación dicopética para la evaluación binocular. Sin embargo, la combinación de estas dos técnicas puede ser difícil debido a la interferencia entre los sistemas de iluminación del rastreador de ojos (por ejemplo, LED infrarrojos) y los elementos ópticos de los sistemas de presentación dicopética (por ejemplo, espejos de haploscopio o prismas de estereoscopios). Las opciones alternativas son utilizar una técnica de seguimiento ocular que no interfiera con la línea de visión (por ejemplo, técnica de bobina escleral) o un eye-tracker integrado con gafas2. Aunque cada método tiene sus propios beneficios, hay desventajas. El método anterior se considera invasivo y puede causar molestias considerables3 y estos últimos métodos tienen bajas resoluciones temporales (60 Hz)4. Para superar estos problemas, Brascamp & Naber (2017)5 y Qian & Brascamp (2017)6 utilizaron un par de espejos fríos (que transmitieron luz infrarroja pero reflejaron el 95% de la luz visible) y un par de monitores a ambos lados de los espejos fríos para crear una presentación dicopética. Rastreador de ojos infrarrojo basado en vídeo se utilizó para rastrear los movimientos oculares en la configuración del haploscopio7,8.
Sin embargo, el uso de una presentación dicopética tipo haploscopio tiene un inconveniente. El centro de rotación del instrumento (haploscopio) es diferente del centro de rotación del ojo. Por lo tanto, se requieren cálculos adicionales (como se describe en el Apéndice – A de Raveendran (2013)9) para mediciones adecuadas y precisas de los movimientos oculares. Además, los planos de alojamiento y vergencia deben estar alineados (es decir, la demanda de alojamiento y vergüenza debe ser la misma). Por ejemplo, si la distancia de trabajo (distancia óptica total) es de 40 cm, la demanda de alojamiento y vergencia es de 2,5 dioptrías y ángulos de 2,5 metros, respectivamente. Si alineamos los espejos perfectamente ortogonales, entonces el haploscopio está alineado para la visualización distante (es decir, la vergencia requerida es cero), pero el alojamiento requerido sigue siendo 2.5D. Por lo tanto, se debe colocar un par de lentes convexas (+2,50 dioptrías) entre el ojo y la disposición del espejo del haploscopio para empujar el plano de alojamiento hasta el infinito (es decir, el alojamiento requerido es cero). Este arreglo requiere más espacio entre el ojo y la disposición del espejo del haploscopio es necesario, lo que nos lleva de vuelta a la diferencia en los centros de rotación. La cuestión de alinear los planos de alojamiento y vergencia se puede minimizar alineando el haploscopio con la visión cercana de tal forma que ambos aviones estén alineados. Sin embargo, esto requiere la medición de la distancia inter-pupillaria para cada participante y la alineación correspondiente de espejos de haploscopio / monitores de presentación de estímulo.
En este artículo, presentamos un método para combinar el seguimiento ocular infrarrojo basado en vídeo y la presentación de estímulos dicopticos utilizando gafas inalámbricas de obturador 3D y monitores listos para 3D. Este método no requiere ningún cálculo adicional y/o suposiciones como las utilizadas con el método haploscópico. Las gafas de obturador se han utilizado junto con los rastreadores oculares para entender la fusión binocular10,la adaptación sacádica11y la coordinación ojo-mano12. Sin embargo, cabe señalar que las gafas de obturador estéreo utilizadas por Maiello y sus colegas10,11,12 eran las gafas de obturador de primera generación, que estaban conectadas a través de un cable para sincronizarse con la frecuencia de actualización del monitor. Además, las gafas de obturador de primera generación no están disponibles comercialmente ahora. Aquí, demostramos el uso de gafas inalámbricas de obturador de segunda generación disponibles comercialmente(Tabla de Materiales)para presentar estímulos dicopticos y medir de forma fiable los movimientos oculares monoculares y binoculares. Además, demostramos un método para evaluar los campos visuales monoculares/binoculares en sujetos con pérdida de campo visual central. Mientras que la presentación dicopética de estímulo visual permite la evaluación monocular y binocular de los campos visuales, el seguimiento ocular binocular bajo condición de visualización dicoptica facilita las pruebas de campos visuales en un paradigma controlado por la mirada.
Protocol
Representative Results
Discussion
El método propuesto para medir los movimientos oculares en la condición de visualización dicopética tiene muchas aplicaciones potenciales. Evaluar los campos visuales binoculares en los participantes con pérdida de visión central que se demuestra aquí es una de esas aplicaciones. Utilizamos este método para evaluar el campo visual binocular en quince participantes con pérdida de visión central para estudiar cómo la visualización binocular influye en la pérdida heterogénea del campo visual central.
<p cl…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue financiada por la beca de investigación postdoctoral de LC Industries a la beca de investigación postdoctoral RR y Bosma Enterprises a AK. Los autores quisieran agradecer a los Drs. Laura Walker y Donald Fletcher por sus valiosas sugerencias y ayuda en el reclutamiento de temas.
Materials
| 3D monitor | Benq | NA | Approximate Cost (in USD): 500 https://zowie.benq.com/en/product/monitor/xl/xl2720.html |
| 3D shutter glass | NVIDIA | NA | Approximate Cost (in USD): 300 https://www.nvidia.com/object/product-geforce-3d-vision2-wireless-glasses-kit-us.html |
| Chin/forehead rest | UHCO | NA | Approximate Cost (in USD): 750 https://www.opt.uh.edu/research-at-uhco/uhcotech/headspot/ |
| Eyetracker | SR Research | NA | Approximate Cost (in USD): 27,000 https://www.sr-research.com/eyelink-1000-plus/ |
| IR reflective patch | Tactical | NA | Approximate Cost (in USD): 10 https://www.empiretactical.org/infrared-reflective-patches/tactical-infrared-ir-square-patch-with-velcro-hook-fastener-1-inch-x-1-inch |
| MATLAB Software | Mathworks | NA | Approximate Cost (in USD): 2150 https://www.mathworks.com/pricing-licensing.html |
| Numerical Keypad | Amazon | CP001878 (model), B01E8TTWZ2 (ASIN) | Approximate Cost (in USD): 15 https://www.amazon.com/Numeric-Jelly-Comb-Portable-Computer/dp/B01E8TTWZ2 |
| Psychtoolbox – Add on | Freeware | NA | Approximate Cost (in USD): FREE http://psychtoolbox.org/download.html |
| Tripod (Dekstop) | Manfrotto | MTPIXI-B (model), B00D76RNLS (ASIN) | Approximate Cost (in USD): 30 https://www.amazon.com/dp/B00D76RNLS |
References
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