تحسين المجسم باستخدام ألعاب فيديو عشوائية النقطة
Summary
يقدم هنا بروتوكول لتحسين الحده الفراغية باستخدام برمجيات التعلم الحسية التي تستند إلى محفزات النقطة العشوائية. المرضي هم الأشخاص الذين يعانون من نقص ستيريو دون الحول. يجمع البروتوكول بين زيارات مركز البصريات والتمارين المنزلية باستخدام البرامج. يتم تخزين التوافق وتطور الحده الفراغية في السحابة.
Abstract
ينطوي العلاج التقليدي للغور علي انسداد أو معاقبه العين المهيمنة ، علي الرغم من ان هذه الطرق تعزز حده البصر المجسم في اقل من 30 ٪ من الحالات. لتحسين هذه النتائج ، نقترح العلاج في شكل لعبه فيديو ، وذلك باستخدام محفزات النقطة العشوائية وتقنيات التعلم الحسي لتحفيز الفراغية. يتم تعريف البروتوكول للمرضي الذين يعانون من نقص ستيريو بين 7-14 سنه من العمر الذي تلقي بالفعل العلاج لمدي الرؤية ويكون أحادي البعد تصحيح حده البصر علي الأقل 0.1 logMAR. يطلب من المرضي إكمال برنامج التعلم الحسي في المنزل باستخدام لعبه الفيديو. وفي حين يتم تخزين الامتثال تلقائيا في السحابة ، فان الزيارات الدورية لمركز البصريات تستخدم لتتبع تطور المريض وضبط الطلب المجسم للعبه حتى يتحقق أصغر تفاوت يمكن اكتشافه. وثبت ان البروتوكول ناجح ، وان الفعالية تقاس من حيث المكسب علي مستويين علي اختبار الحده الفراغية العشوائية (الاختبار المرجعي لحده الفراغية العالمية أو قياس الفراغية المجسمة). وعلاوة علي ذلك ، فان المحفزات نقطه عشوائية التعلم نقل إلى حده الجانبية الإنسي مجسمه وفقا لاختبار “الدوائر ويرت” ، التي معايير النجاح هو الفراغية النهائية من أكثر من 140 “، وتعزيز التي تحققت يقابل ما لا يقل عن مستويين من مجسمه حده. وبعد سته أشهر ، لم يسجل اختبار الحده الفراغية لنقطه عشوائية اي انخفاض في حده الفراغية التي تحققت.
Introduction
الحول هو اضطراب تنموي للرؤية المكانية التي كثيرا ما ترتبط بوجود الحول ، التباين ، أو شكل الحرمان في سن مبكرة1. تتراوح نسبه الاصابه بالضعف بين عامه السكان من 1.3%-3.6%2. يبدا العلاج التقليدي بالرؤية بتصحيح اي خطا انكساري ، متبوعا بانسداد العين الجيدة برقعه أو المعاقبة الاتروبين3. علي الرغم من ان نتائج العلاج من العلاج التقليدي جيده في البداية ، مع 73 ٪-90 ٪ من المرضي الذين يعانون من حده البصر المحسنة ، وهذا التحسن لا يعادل حده البصر العادي في حوالي 50 ٪ من المرضي. وعلاوة علي ذلك ، كثيرا ما يتعرض الأطفال للتدهور حتى بعد العلاج الناجح2. وأظهرت دراسة سابقه انه فيما يتعلق بالرؤية الثنائية ، فان ما لا يزيد عن 28% من مرضي التفاوت مع الحول سجلوا مستويين أو أكثر من التحسن نتيجة للعلاج4. كان هناك القليل من البحوث الرامية إلى تقييم استراتيجيات لتحسين تجسيمي في حالات الحول, علي الرغم من حقيقة ان تجسيمي ضروري للتصور البصري في البشر5. يمكن ان تستفيد المعالجة التقليدية التي تنتج نتائج جيده لحده البصر ولكن النتائج الضعيفة من حيث الرؤية البصرية ، من تطوير نموذج تدخلي يهدف إلى تحسين الحده الفراغية لدي المرضي الذين لديهم تاريخ من الضعف2.
علي مدي السنوات العشر الماضية ، اقترح بعض الباحثين نهجا بديلا لفهم مسار الحول6،7. وقد حفز هذا الفهم اقتراح نموذج تدخلي يركز علي مكافحه القمع التدريب الصورت لاستعاده منظار الرؤية8,9. وقد تم الإبلاغ عن نجاح العلاج الذي ينطوي علي الانشطه المستهدفة لاستخدام المريض في المنزل في عدد من الحالات10،11.
وعلي الرغم من ذلك ، فان هذا التدريب التافه غير فعال لتحسين الحده المجسمة12. اثنين من التجارب السريرية المعاصرة باستخدام المضادة للقمع التدريب صورت نموذج الإبلاغ عن اي تحسينالفراغية 11,13. وتشير البحوث الاخيره ، مع ذلك ، ان التحفيز الديكي قادر علي الحد من عمق القمع ومدي وتحسين رؤية المجهر (استعاده الإدراك المتزامن للمنظار). في بعض الحالات ، وهذا يتزامن مع تحسين الفراغية14،15.
وقد اقترحت بعض الدراسات نهجا مختلفا للتدخل يركز علي التحفيز المباشر لتجسيمي من خلال الانشطه التعليمية الادراكيه16و17. وتقتصر هذه الدراسات علي تعاقب الحالات التي تعالج في ظروف مختبريه. في دراسة Astle et al., وقد حفزت تجسيمي في اثنين من البالغين اليانسون المتباين16 علي مدي الدورات المختبرية التسعة. وشمل العلاج تحفيز المجهر باستخدام منظار مجسم للمرايه مع أزواج الرسومات المجسمة استنادا إلى صور نقطية عشوائية. حفز دينغ وليفي تجسيمي في دوره العلاج التي أجريت بالبالكامل في ظل ظروف المختبر ، وذلك باستخدام مراه المجسم والمجسمات المجسمة استنادا إلى بقع Gabor18. وكانت مواضيعهم خمسه أشخاص بالغين ، أربعه منهم ليس لهم تجسيمي والآخرون يعانون من نقص في الاستريو. وكان مطلوبا من المواضيع ان تؤدي ما بين 3000-20000 اختبارات التعلم الإدراكي.
وعلاوة علي ذلك ، درس شي وآخرون التباين الحسي علي مدي 10 -13 دوره تدريبيه في التعلم الإدراكي ، استخدمت خلالها مواد نقش ثلاثية الابعاد لتحفيز تجسيمي19. وأخيرا ، في الدراسة Vedamurthy وآخرون ، وشارك 11 البالغين ناقص ستيريو في تدريب المهام فيسو (“الاسكواش–عله” لعبه) في بيئة الواقع الافتراضي17. وأجريت هذه المواضيع 12,600 محاكمه في 35 دوره علي مدي 8-11 أسبوعا.
وقد أجريت التحفيز المباشر لتجسيمي في الدراسات المختبرية ، ولكن هذا النموذج العلاج يستغرق وقتا طويلا ويصعب تطبيقها في الممارسة السريرية اليومية ، وخاصه مع الأطفال. التالي ، فقد تم استنباط نموذج للمعالجة المجدية تم بموجبه تقديم دليل ناجح عن المفهوم في السابق20. يتضمن هذا البروتوكول نتائج دراسة مستقبليه عشوائية ومزدوجة التعمية ومتوازية المجموعات تستند إلى المعالجة الادراكيه باستخدام محفزات النقطة العشوائية في شكل لعبه فيديو لتحسين حده الفراغية. ويرد شرح متعمق للبروتوكول المتبع في هذه الدراسة.
Protocol
Representative Results
Discussion
العرض هنا هو بروتوكول للتحفيز المباشر للمجرة الفراغية ، حيث تستخدم الصور المجسمة العشوائية لتعزيز حده المجسم في الموضوعات التي تنقصها الاستريو. وقد قيمت أربع دراسات سابقه نتائج التحفيز المباشر16،17،18،19. ويساهم هذا البروتوكول الأخير بميزات اضافيه للنماذج التدخلية المذكورة أعلاه.
ويهدف نموذج التدخل المقترح للمرضي الذين لديهم تاريخ من الرؤية الخارجية أو الانكسار الفقاري ، الذي تلقي بالفعل العلاج (اي التصحيح البصري ، انسداد ، جراحه الحول ، العلاج بالبصر) وحقق أفضل تصحيح حده البصر علي الأقل 0.1 logMAR ، ولكن الذي لا يزال الفراغية منخفضه (بين 200 “-800”). والهدف من البروتوكول هو تحسين حده الفراغية في حالات مثل هذه.
وقد ثبت بالفعل التحفيز المباشر لتجسيمي ان تكون فعاله في تعزيز الفراغية في المواضيع الناقصة ستيريو16,17,18,19. ومع ذلك ، لكي يكون نظام التحفيز ممكنا ، يجب اجراء العلاج في منزل المريض للوصول إلى التجارب المطلوبة للتعلم التي تصل إلى 3000-20000.
في الدراسة المنشورة سابقا التي تحققت من صحة هذا الاجراء والتي تم تلخيصها أعلاه, 11 المواضيع تحسين الفراغية20. غير ان خمسه من المواضيع لم تشهد اي زيادة في حده الفراغية (الشكل 3). وهذا يمكن ان يعزي إلى وجود الحول الصغيرة الزاوية غير قابل للكشف في اختبار الغلاف. قراءه الاستدلال علي انه ، نظرا لان الصور من العينين اليمني واليسرى يجب ان تكون موجودة داخل منطقه Panum من الانصهار ، يجب ان الفراغية العادية تتطلب المحاذاة داخل الديوبتر 0.6 المنشور28. منطقه panum في الميدان هو ± 5-20 دقيقه من قوس (0.1-0.6 الديوبتر المنشور في النقرة) ، وانه قد يكون من الضروري ان المحاذاة داخل هذه النافذة لدعم حده مجسمه عاليه الجودة29. وأظهرت دراسة أجراها هولمز وآخرون ان اختبار الغلاف فشل في الكشف عن الانحرافات أدناه ± 3 الديوبتر المنشور; ولذلك ، فان وجود الحول لا يمكن الكشف عنها يمكن ان يضر قدره المريض علي الحصول علي الدقيقة الفراغية24.
وقد استخدمت الجمالية لتعزيز الدافع المريض والامتثال. وعلاوة علي ذلك ، يخزن البرنامج البيانات في السحابة بعد كل جلسة ، مما يجعل من الممكن للممارس تتبع نشاط المريض عن بعد علي أساس يومي. وبفضل هذه الميزة ، ونتائج الامتثال ممتازة (88.36 ٪) ومماثله لتلك المسجلة في دراستين سابقتين ، والتي تلقت فيها المواضيع الخاصة بالغير النظر في التحفيز باستخدام الايباد فيالمنزل 10 ،11. كما انها أفضل بكثير من النتائج التي تم الإبلاغ عنها من دراسة بيرج في ظل ظروف مماثله ، والتي فقط 22.5 ٪ من العينة تمكنت من إكمال أكثر من 75 ٪ من العلاج المنصوص عليها13. الامتثال الموضح هنا يتجاوز أيضا التي ذكرتها الدراسات التي قيمت فعاليه علاج انسداد في الحول (70 ٪ الامتثال عندما يتم وصف 6 ح من انسداد ، و 50 ٪ عندما يوصف 12 ح)30. تطبيق علي شبكه الإنترنت لديه ميزه المضافة التي لا يطلب من الاباء والأمهات للحفاظ علي سجل للامتثال طفلهم13. واجب طبيب العيون الوحيد هو الوصول إلى الخادم والتحقق من البيانات التي تم جمعها لكل مريض في نهاية كل جلسة باستخدام برنامج لعبه مجسمه المحوسبة.
خلال فتره التدريب ، يقوم المرضي بزيارة مركز البصريات (زيارات الفحص) ، مما يسمح لطبيب العيون بالتاكيد علي اهميه المسافة بين المستخدم والشاشة. كما يحدد اخصائي البصريات فئة التحفيز (الفقيرة والخشنة والمعتدلة) اثناء زيارات الفحص هذه. وتتنبا نظريات التعلم الإدراكي بان التحسينات اقل احتمالا إذا لم يعمل المريض علي العتبة (علي سبيل المثال ، إذا اقترب المريض من الشاشة أو كان يعمل في فئة التحفيز الأسهل). وقد أكدت هذه النتائج في الدراسة التي أجريت للتحقق من صحة هذا البروتوكول20. ان المسافة بين المستخدم والشاشة خارجه عن سيطرة البرنامج التالي فهي مسؤوليه المريض أو والدي المريض.
قد يكون قرار استخدام نهج النقطة العشوائية لتصميم اللعبة المحوسبة المجسمة أمرا حاسما. التحفيز من خلال الصور المجسمة عشوائية النقطة غير المنطقية أبدا: حتى المرضي الذين يعملون تحت التحسينات تجربه عتبه بهم. وفي عمليه التعلم الحسي ، فان التعرض المتكرر لمحفز النقطة العشوائية وحده سيعزز رؤية المجهر. مهمة المريض ، والتي هي صعبه بشكل خاص بالنسبة للمرضي الذين لديهم تاريخ الحول31، هو لصهر النقاط العشوائية المرتبطة التي ينظر اليها من قبل كل العين12 دون قمع. وهذا يعزز قدرتها علي التمييز بين النقاط المترابطة (اشاره) من تلك غير قادره علي ان تنصهر (الضوضاء). وقد يؤدي التدريب من هذا النوع إلى تحسين استجابه كاشف التباين ، بالنظر إلى ان التعلم الإدراكي كان من شانه تحسين استجابه الجهاز وتحسين قدره المريض علي فصل الاشاره من الضوضاء32.
واحده من مخاطر نهج التعلم الحسي هو الانتقائية. وقد أظهرت هذه الطريقة ان التدريب علي الصورة المجسمة عشوائية النقطة ليس انتقائيا ، لان التعلم يتم نقله إلى المجسم الجانبي الإنسي الذي يقاس باختبار “دوائر الدائرة”. والنتيجة الأخرى التي تثبت فعاليه طريقه العلاج هذه هي استقرار النتائج المحققة. وقد درست دراسات مختلفه ما إذا كانت التحسينات التي تحققت في المواضيع مع الحول نتيجة للتدريب التعلم الإدراكي مستقره16,17,19,33. وقد اثبت هذا النموذج استقرار التحسينات المقيسة باختبار الحده الفراغية بنقطه عشوائية في زيارة متابعه لمده 6 أشهر.
تم الكشف عن عده قيود. تصميم البرمجيات يتطلب فئة التحفيز ليتم تعيينها يدويا ، عندما هذه العملية يجب ان يكون من الناحية المثالية التلقائي وفقا لتطور المريض. ويمكن تحسين حاله مستوي النجاح التي تم تنفيذها من خلال النظر في امكانيه نقل المريض مره أخرى إلى وضع الفراغية الخشنة إذا فشل المريض في تمرير مستوي في عده مناسبات متتالية. في اي حال ، يتم التخلص من اجراء الدرج ، لان أحد أهداف الاجتثاث هو تحسين الدافع المريض من خلال ميكانيكا اللعبة. يجب ان يختبر المريض الإحساس بالتقدم والنجاح ، بغض النظر عما إذا كانت حالته السريرية تتحسن أو تتدهور. ويتحقق ذلك من خلال إخفاء المحاكمات أسهل داخل تدفق اللعبة (وان لم يكن مع اجراء الدرج القياسي ، الذي يهدف إلى تحديد بسرعة ودقه الحد الأدنى ، والتي الأداء هو 50 ٪). تحسين آخر هو مراقبه المسافة المريض من الشاشة تلقائيا. ومع ذلك ، نحن لسنا علي بينه من الحل الذي لا ينطوي علي استخدام الاجهزه الخاصة ، علي الرغم من انه قد يكون من المفيد اختبار مخصصه–بنيت كاميرا ويب تتبع البرمجيات الرئيسية.
وترجع القيود الأخرى إلى تصميم الدراسة وتشمل ما يلي: (1) كان لغالبيه المواضيع تاريخ الحول (عينه من المواضيع التي لها تاريخ من النقص في العين كانت صغيره جدا) ؛ (2) كان المدى العمري مقتصرا علي 7-14 سنه ؛ و (3) وكان نطاق الفراغية بين 800 “-200”. في الدراسات المستقبلية ، سيكون من المثير للاهتمام التحقق من التاثير العلاجي علي الانكسار الذهني وخشونة الفراغية وفي المواضيع القديمة.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويود أصحاب البلاغ الاعتراف بعيادة العلاج البصري فيسواليا ، التي دعمت جزئيا تطوير الاختبار القائم علي الحاسوب ، ببموجب اتفاق مع جامعه اوفييدو (FUO-EM-104-12).
Materials
| 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 |
References
- Ciuffreda, K. J., Levi, D. M., Selenow, A. . Amblyopia: Basic and Clinical Aspects. , 1-64 (1991).
- Birch, E. E. Amblyopia and binocular vision. Progress in Retinal and Eye Research. 33, 67-84 (2013).
- Repka, M. X., Holmes, J. M. Lessons from the amblyopia treatment studies. Ophthalmology. 119, 657-658 (2012).
- Wallace, D. K., et al. Stereoacuity in children with anisometropic amblyopia. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology. 15, 455-461 (2011).
- O’Connor, A. R., Tidbury, L. P. Stereopsis: are we assessing it in enough depth?. Clinical and Experimental Optometry. 101, 485-494 (2018).
- Mansouri, B., Thompson, B., Hess, R. F. Measurement of suprathreshold binocular interactions in amblyopia. Vision Research. 48, 2775-2784 (2008).
- Farivar, R., Thompson, B., Mansouri, B., Hess, R. F. Interocular suppression in strabismic amblyopia results in an attenuated and delayed hemodynamic response function in early visual cortex. Journal of Vision. 11, 1-12 (2011).
- Hess, R. F., Thompson, B., Baker, D. H. Binocular Vision in Amblyopia: Structure, Suppression and Plasticity. Ophthalmic and Physiological Optics. 34, 146-162 (2014).
- Vedamurthy, I., et al. A dichoptic custom-made action video game as a treatment for adult amblyopia. Vision Research. 114, 173-187 (2015).
- Li, S. L., et al. A binocular iPad treatment for amblyopic children. Eye. 28, 1246-1253 (2014).
- Kelly, K. R., et al. Binocular iPad Game vs Patching for Treatment of Amblyopia in Children: A Randomized Clinical Trial. JAMA Ophthalmology. 134, 1402-1408 (2016).
- Levi, D. M., Knillm, D. C., Bavelier, D. Stereopsis and amblyopia: A mini-review. Vision Research. 114, 17-30 (2015).
- Holmes, J. M., et al. Effect of a Binocular iPad Game vs Part-time Patching in Children Aged 5 to 12 Years With Amblyopia: A Randomized Clinical Trial. JAMA Ophthalmology. 134, E733-E741 (2016).
- Kelly, K. R., Birch, E. E. Binocular outcomes following binocular treatment for childhood amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 59, 1221-1228 (2018).
- Webber, A. L., Wood, J. M., Thompson, B. Fine Motor Skills of Children With Amblyopia Improve Following Binocular Treatment. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 57, 4713-4720 (2016).
- Astle, A. T., McGraw, P. V., Webb, B. S. Recovery of stereo acuity in adults with amblyopia. BMJ Case Reports. , 1-4 (2011).
- Vedamurthy, I., et al. Recovering stereo vision by squashing virtual bugs in a virtual reality environment. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 37, 20150264 (2016).
- Ding, J., Levi, D. M. Recovery of stereopsis through perceptual learning in human adults with abnormal binocular vision. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, E733-E741 (2011).
- Xi, J., et al. Perceptual Learning Improves Stereoacuity in Amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55, 2384-2391 (2014).
- Portela-Camino, J. A., et al. A Random Dot Computer Video Game Improves Stereopsis. Optometry and Vision Science. 95, 523-535 (2018).
- Birch, E. E., et al. Risk Factors for Esotropic Amblyopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 48, e1108 (2007).
- Leske, D. A., Birch, E. E., Holmes, J. M. Real depth vs randot stereotests. American Journal of Ophthalmology. 142, 699-701 (2006).
- Fawcett, S. L., Birch, E. E. Interobserver test-retest reliability of the Randot preschool stereoacuity test. Journal of American Association for Pediatric Ophthalmology. 4, 354-358 (2000).
- Holmes, J. M., Leske, D. A., Hohberger, G. G. Defining real change in prism-cover test measurements. American Journal of Ophthalmology. 145, 381-385 (2008).
- Cotter, S. A., et al. Treatment of anisometropic amblyopia in children with refractive correction. Ophthalmology. 113, 895-903 (2006).
- Cotter, S. A., et al. Treatment of strabismic amblyopia with refractive correction. American Journal of Ophthalmology. 143, 1060-1063 (2007).
- Adams, W. E., et al. Defining real change in measures of stereoacuity. Ophthalmology. 116, 281-285 (2009).
- Read, J. C. A. Stereo Vision and Strabismus. Eye. 29, 214-224 (2015).
- Birch, E. E., Wang, J. Stereoacuity outcomes after treatment of infantile and accommodative esotropia. Optometry and Vision Science. 86, 647-652 (2009).
- Stewart, C. E., et al. Objectively monitored patching regimens for treatment of amblyopia: randomised trial. British Medical Journal. 335, 707 (2007).
- Westheimer, G. Clinical evaluation of stereopsis. Vision Research. 90, 38-42 (2013).
- Gantz, L., et al. Mechanisms of Perceptual Learning of Depth Discrimination in Random Dot Stereograms. Vision Research. 47, 2170-2178 (2007).
- Zhou, Y., et al. Perceptual learning improves contrast sensitivity and visual acuity in adults with anisometropic amblyopia. Vision Research. 46, 739-750 (2006).
