Amblyopi är en störning i utvecklingen av den visuella cortex som ofta åtföljs av en stark undertryckande av ett öga. Vi presenterar en ny teknik för att mäta och behandla interocular undertryckande hos patienter med amblyopi som kan sättas med virtuell verklighet skyddsglasögon eller en bärbar iPod Touch enhet.
Amblyopi, en störning i utvecklingen av den visuella cortex, är en av de främsta orsakerna till visuell dysfunktion hos befolkningen i arbetsför ålder. Aktuella uppskattningar förekomsten av amblyopi cirka 1-3% 1-3, de flesta fall är lupp 2. Amblyopi är oftast orsakas av okulär förskjutning (skelning), oskärpa inducerad av olika brytningsfel (anisometropia), och i vissa fall formdeprivation.
Även amblyopi initialt orsakas av onormal synintryck i barndomen, när detta upprättats, är den visuella underskottet ofta när normala synintryck har återställts med kirurgi och / eller refraktiv korrektion. Detta beror på att amblyopi är resultatet av onormal syncentrum utveckling snarare än ett problem med amblyopic ögat självt 4,5. Amblyopi kännetecknas av både lupp och kikare underskott 6,7 som omfattar försämrad synskärpa och dålig eller frånvarande stereopsis respektive. Den visuella dysfunktion i amblyopi förknippas ofta med en stark undertryckande av de inlägg som amblyopic ögat under kikare visningsförhållanden 8. Senaste arbete har visat att hämning kan spela en central roll i både lupp och kikare brister i samband med amblyopi 9,10.
Aktuella kliniska tester för undertryckande tenderar att verifiera närvaron eller frånvaron av undertryckande stället för att ge ett kvantitativt mått på graden av dämpning. Här beskriver vi en teknik för att mäta amblyopic undertryckande med en kompakt, bärbar enhet 11,12. Enheten består av en bärbar dator ansluten till ett par virtuell verklighet glasögon. Den nyhet tekniken ligger i det sätt vi presenterar visuella stimuli för att mäta dämpning. Stimuli visas för amblyopic ögat vid hög kontrast, medan kontrasten av stimuli som visas för den icke-amblyopic öga varieras. Patienterna utför en Simple signal / brus uppgift som möjliggör en exakt mätning av styrkan av excitatoriska kikare interaktioner. Kontrasten förskjutning vid vilken varken öga har en prestanda fördel är ett mått på "balanspunkten" och är ett direkt mått på undertryckande. Denna teknik har validerats psychophysically både i kontroll 13,14 och patientgrupper 6,9,11 populationer.
Förutom att mäta dämpning denna teknik utgör också grunden för en ny form av behandling för att minska förtryck över tid och förbättra kikare och ofta monokulär funktion hos vuxna patienter med amblyopi 12,15,16. Denna nya behandlingsform kan distribueras antingen på goggle system som beskrivs ovan eller på en speciellt modifierad iPod touch-enheten 15.
Undertryckandet mätning och behandling tekniker som beskrivs i detta dokument beror kritiskt på manipulering av kontrasten i bilderna ses av varje öga. Specifikt, den relativa interocular kontrast obalans vid vilken binokulär kombination uppträder, dvs "kontrast balanspunkten", ger ett mått på dämpning 6,11,17. Dessutom, genom att upprepade gånger utsätta patienter med amblyopi och förtryck till "balanserad" visuella stimuli, är det möjligt att minska förtryck och potentiellt förbättra både lupp och kikare synfunktionen 12,15,16. Dessa tekniker innebär ett framsteg i undertryckande mätning och en ny metod för amblyopi behandling respektive. För närvarande tillgängliga kliniska tester för att bedöma dämpning såsom Worth 4 lampor test och Bagolini tvärstrimmiga linserna bedöma om dämpning är närvarande eller frånvarande, och andra tester som Sbisa baren kvantifiera graden av förtryck genom användning av neutralatäthetsfilter. Vår teknik ger ytterligare klinisk information genom att för styrkan av förtryck som exakt kvantifieras. Amblyopi, som ofta förknippas med förtryck, i allmänhet behandlas genom tillsluta icke amblyopic öga eller förnedrande bilden i den icke-amblyopic öga för att uppmuntra användningen av amblyopic ögat 18. Även denna teknik är effektivt för att förbättra amblyopic ögon funktion 18, inte direkt ta itu med de kikare brister i samband med amblyopi. Vår teknik riktar direkt kikare synfunktion och vi har funnit att detta tillvägagångssätt kan förbättra både lupp och kikare funktion hos vuxna patienter med amblyopi 12,15,16. Mät och behandling beskrivs metoder är lämpliga för användning hos vuxna och barn, även om spelen kan behöva anpassas för användning i yngre pediatriska populationer. Vi håller på att utveckla ytterligare spel för detta ändamål.
Vårtekniker har begränsningar. Vissa patienter med skelning och stark dämpning tycker att det utmanande att anpassa bilderna som visas på varje öga vid början av undertryckande mätprotokoll. Även om det är möjligt för sådana patienter att anpassa bilderna 17, kan detta vara tidskrävande. När det gäller behandling är det viktigt att arbeta tillsammans med en kvalificerad läkare under utbildning regimen, och att överväga risken för diplopi (dubbelseende) om dämpning minskar. Vårt tidigare arbete på denna behandling strategi har fokuserat på patienter med anisometropia eller liten vinkel skelning och inga patienter har utvecklat dubbelseende, men risken för dubbelseende noga bör beaktas av en kvalificerad läkare på en patient genom patient innan behandlingen ges .
När du ställer in de tekniker för första gången är det viktigt att se till att alla hårdvara anslutningar är säkra och att alla relevanta förare iavstannat och uppdateras på värddatorn. Det är också viktigt att använda en dator som är utrustad med ett grafikkort som är kompatibelt med Matrox grafikkort som beskrivs i protokollet och som stödjer en skärmupplösning på 1600×600 (när Matrox-drivrutiner är installerade) för att säkerställa att varje goggle skärmen har en tydlig bild. Vi har funnit att de flesta problem som uppstår när du ställer in systemet uppstå på grund av felaktiga skärmupplösning inställningar och avsaknaden av aktuell drivrutiner för nödvändig hårdvara. Det är också viktigt att se till att båda goggle skärmarna har samma ljusstyrka före mätning förtryck för att säkerställa korrekta och stabila mätningar.
De tekniker som beskrivs ge en grund för vidare utveckling av förtryck mätning och behandlingsmetoder. Framför allt kan utvecklingen av mer engagerande videospel baserade på den centrala principen av varierande kontrast mellan ögonen gör detta tillvägagångssätt effektivare och mer enppealing med yngre patienter. Bortsett från deras kliniska användning kan dessa tekniker också användas i ett forskningsprojekt inställning att undersöka neurala mekanismerna bakom förtryck och den roll som hämmande interaktioner mellan ögonen spela i det normala visuella systemet 13.
The authors have nothing to disclose.
Name of the equipment | Company | ||
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 |