تقييم منظار المجال البصري المركزي وحركات العين المناظير في حالة مشاهدة dichoptic
Summary
يُعرض هنا بروتوكول لتقييم حركات العين المناظير والفرز الميداني المركزي الذي يتم التحكم فيه بالنظرات في المشاركين الذين يعانون من فقدان الرؤية المركزية.
Abstract
عادةً ما ينتج عن الضمور البقعي عيوب بصرية مركزية غير متجانسة. يمكن للنهج المتاحة حاليًا لتقييم المجال البصري المركزي ، مثل القياس الدقيق ، اختبار عين واحدة فقط في كل مرة. ولذلك، فإنها لا يمكن أن تفسر كيف تؤثر العيوب في كل عين التفاعل المنظار و وظيفة في العالم الحقيقي. يمكن أن يوفر عرض التحفيز Dichoptic مع نظام يتحكم في النظرات مقياسًا موثوقًا للحقول البصرية أحادية المناظير/ المناظير. ومع ذلك ، فإن عرض التحفيز dichoptic وتتبع العين في وقت واحد هي صعبة لأن الأجهزة البصرية من الأدوات التي تقدم التحفيز بشكل متزامنة (على سبيل المثال ، haploscope) تتداخل دائما مع متتبع العين (على سبيل المثال ، الأشعة تحت الحمراء الفيديو القائم على تعقب العين). ولذلك ، كانت الأهداف 1) لتطوير طريقة لعرض التحفيز dichoptic مع تتبع العين في وقت واحد ، وذلك باستخدام نظارات 3D مصراع وشاشات 3D جاهزة ، التي لا تتأثر التدخل و 2) لاستخدام هذه الطريقة لتطوير بروتوكول لتقييم المجال البصري المركزي في المواضيع التي تعاني من فقدان الرؤية المركزية. وأظهرت النتائج أن هذا الإعداد يوفر حلا عمليا لقياس موثوق حركة العين في حالة عرض dichoptic. بالإضافة إلى ذلك، تم إثبات أن هذه الطريقة يمكن أن تقيم المجال البصري المركزي للمنظار الذي يتم التحكم فيه بالنظرات في الموضوعات التي بها فقدان رؤية مركزية.
Introduction
الضمور البقعي هو عموما حالة ثنائية تؤثر على الرؤية المركزية ونمط فقدان البصر يمكن أن تكون غير متجانسة. يمكن أن يكون فقدان البصرية المركزية إما متناظرة أو غير متناظرة بين عينين1. حاليا، هناك العديد من التقنيات المتاحة لتقييم المجال البصري المركزي في الضمور البقعي. يحتوي مخطط شبكة Amsler على نقش شبكة يمكن استخدامه لشاشة الحقل المرئي المركزي يدوياً. المحيط الآلي (مثل، محلل همفري المجال البصري) تقديم ومضات الضوء من السطوع والأحجام متفاوتة في وعاء ganzfeld موحدة للتحقيق في المجال البصري. ويعرض قياس الأداء الدقيق لنظرة الطوارئ التحفيز البصري على شاشة LCD. يمكن أن يعوض المحيط الصغير حركات العين الدقيقة عن طريق تتبع منطقة ذات أهمية على شبكية العين. يمكن أن يسبر المحيط الصغير المناطق المحلية في شبكية العين الوسطى بحثًا عن التغيرات في الوظيفة، ولكن يمكن اختبار عين واحدة فقط في كل مرة. وبالتالي، لا يمكن أن يفسر الاختبار الدقيق في القياسات الدقيقة كيف تؤثر العيوب غير المتجانسة في كل عين على التفاعل المنظاري ووظيفته في العالم الحقيقي. هناك حاجة غير ملباة لطريقة لتقييم الحقول البصرية بشكل موثوق في حالة عرض تقترب عن كثب من المشاهدة في العالم الحقيقي. مثل هذا التقييم ضروري لفهم كيف يؤثر عيب الحقل البصري لعين واحدة /يساهم في عيب المجال البصري المنظار. نقترح طريقة جديدة لتقييم المجال البصري المركزي في الأشخاص الذين يعانون من فقدان بصري مركزي في ظل حالة مشاهدة dichoptic (أي عندما يتم تقديم المحفزات البصرية بشكل مستقل لكل من العينين).
لقياس الحقول المرئية بشكل موثوق، يجب الحفاظ على التثبيت في موضع معين. لذلك، من المهم الجمع بين العينين تتبع وعرض dichoptic لتقييم المناظير. ومع ذلك، يمكن أن يكون الجمع بين هاتين التقنيتين تحدياً بسبب التداخل بين الأنظمة المضيئة لمتتبع العين (مثل المصابيح تحت الحمراء) والعناصر البصرية لأنظمة تقديم الألياف الضوئية (على سبيل المثال، مرايا منظار الهابلسكوب أو مناشير المناظير المجسمة). الخيارات البديلة هي استخدام تقنية تتبع العين التي لا تتداخل مع خط البصر (على سبيل المثال، تقنية لفائف سلبلي) أو تعقب العين التي يتم دمجها مع نظاراتواقية 2. على الرغم من أن كل طريقة لها فوائدها الخاصة، هناك عيوب. ويعتبر الأسلوب السابق الغازية ويمكن أن يسبب قدرا كبيرا من عدم الراحة3 وأساليب الأخير لديها دقة زمنية منخفضة (60 هرتز)4. للتغلب على هذه القضايا ، استخدم Brascamp & Naber (2017)5 و Qian & Brascamp (2017)6 زوجًا من المرايا الباردة (التي نقلت ضوء الأشعة تحت الحمراء ولكنها تعكس 95٪ من الضوء المرئي) وزوج من الشاشات على جانبي المرايا الباردة لإنشاء عرض تقديمي dichoptic. تم استخدام الأشعة تحت الحمراء الفيديو القائم على تعقب العين لتتبع حركات العين في الإعداد haploscope7،8.
ومع ذلك، باستخدام عرض تقديمي dichoptic من نوع haploscope له عيب. مركز دوران الصك (haploscope) يختلف عن مركز دوران العين. ولذلك، هناك حاجة إلى حسابات إضافية (كما هو موضح في الملحق – A من Raveendran (2013)9) لقياسات صحيحة ودقيقة لحركات العين. وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون طائرات الإقامة وحافة الانحياز (أي، يجب أن يكون الطلب على الإقامة وحافة واحدة). على سبيل المثال، إذا كانت مسافة العمل (المسافة البصرية الإجمالية) 40 سم، فإن الطلب على الإقامة و vergence هو 2.5 ديوبترات و 2.5 متر زوايا، على التوالي. إذا كنا محاذاة المرايا متعامد تماما، ثم هو الانحياز haploscope للعرض البعيد (أي، vergence المطلوبة هو صفر)، ولكن الإقامة المطلوبة لا تزال 2.5D. لذلك ، يجب وضع زوج من العدسات المحدبة (+2.50 ديوبتر) بين ترتيب العين والمرآة من منظار الدم لدفع الطائرة من الإقامة إلى ما لا نهاية (أي الإقامة المطلوبة صفر). هذا الترتيب يتطلب مساحة أكبر بين العين والمرآة ترتيب haploscope مطلوب، الذي يأخذنا إلى الوراء إلى الفرق في مراكز التناوب. يمكن التقليل من مسألة محاذاة طائرات الإقامة وحافة من خلال محاذاة haploscope إلى العرض القريب بحيث يتم محاذاة كل من الطائرات. ومع ذلك، وهذا يتطلب قياس المسافة بين التلاميذ لكل مشارك والمحاذاة المقابلة من المرايا haploscope / التحفيز تقديم الشاشات.
في هذه الورقة، نقدم طريقة للجمع بين الأشعة تحت الحمراء الفيديو القائم على تتبع العين وعرض التحفيز dichoptic باستخدام نظارات مصراع 3D اللاسلكية وشاشات 3D جاهزة. لا تتطلب هذه الطريقة أي حسابات إضافية و/ أو افتراضات مثل تلك المستخدمة مع الأسلوب haploscopic. وقد استخدمت نظارات مصراع بالاقتران مع بتتبع العين لفهم الانصهار مناظير10، التكيف saccadic11، والتنسيق بين العين واليد12. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن النظارات ستيريو مصراع المستخدمة من قبل Maiello والزملاء10،11،12 كانت أول جيل من نظارات مصراع، والتي تم توصيلها من خلال سلك لمزامنة مع معدل تحديث الشاشة. وعلاوة على ذلك ، فإن نظارات مصراع الجيل الأول غير متوفرة تجاريًا الآن. هنا ، ونحن نبرهن على استخدام المتاحة تجاريا من الجيل الثاني من النظارات الغالق اللاسلكية(جدول المواد) لتقديم التحفيز dichoptic وقياس موثوق أحادية ومناظير العين حركات. بالإضافة إلى ذلك، نُظهر طريقة لتقييم الحقول البصرية أحادية المنظار/المناظير في الموضوعات التي بها فقدان المجال البصري المركزي. في حين أن العرض dichoptic من التحفيز البصرية تمكن من تقييم أحادية ومناظير من المجالات البصرية، تتبع العين مناظير تحت شرط عرض dichoptic يسهل اختبار الحقول البصرية في نموذج نظر التي تسيطر عليها.
Protocol
Representative Results
Discussion
الطريقة المقترحة لقياس حركات العين في حالة عرض dichoptic لديها العديد من التطبيقات المحتملة. تقييم مناظير المجالات البصرية في المشاركين مع فقدان الرؤية المركزية التي أظهرت هنا هو أحد هذه التطبيقات. استخدمنا هذه الطريقة لتقييم المجال البصري المناظير في خمسة عشر مشاركا مع فقدان الرؤية المركزي…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل هذا البحث من قبل LC Industries Research زمالة أبحاث ما بعد الدكتوراه إلى RR و Bosma Enterprises Fellowship research postdoctoral إلى AK. ويود المؤلفان أن يشكرا الدكتورين لورا ووكر ودونالد فليتشر على اقتراحاتهما القيمة والمساعدة في التوظيف.
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
- Fletcher, D. C., Schuchard, R. A. Preferred retinal loci relationship to macular scotomas in a low-vision population. Ophthalmology. 104 (4), 632-638 (1997).
- Raveendran, R. N., Babu, R. J., Hess, R. F., Bobier, W. R. Transient improvements in fixational stability in strabismic amblyopes following bifoveal fixation and reduced interocular suppression. Ophthalmic & Physiological Optics. 34, 214-225 (2014).
- Nyström, M., Hansen, D. W., Andersson, R., Hooge, I. Why have microsaccades become larger? Investigating eye deformations and detection algorithms. Vision Research. , (2014).
- Raveendran, R. N., Babu, R. J., Hess, R. F., Bobier, W. R. Transient improvements in fixational stability in strabismic amblyopes following bifoveal fixation and reduced interocular suppression. Ophthalmic and Physiological Optics. 34 (2), (2014).
- Brascamp, J. W., Naber, M. Eye tracking under dichoptic viewing conditions: a practical solution. Behavior Research Methods. 49 (4), 1303-1309 (2017).
- Qian, C. S., Brascamp, J. W. How to build a dichoptic presentation system that includes an eye tracker. Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).
- Raveendran, R. N., Bobier, W. R., Thompson, B. Binocular vision and fixational eye movements. Journal of Vision. 19 (4), 1-15 (2019).
- . Binocular vision and fixational eye movements Available from: https://uwspace.uwaterloo.ca/handle/10112/12076 (2017)
- . Fixational eye movements in strabismic amblyopia Available from: https://uwspace.uwaterloo.ca/handle/10012/7478 (2013)
- Maiello, G., Chessa, M., Solari, F., Bex, P. J. Simulated disparity and peripheral blur interact during binocular fusion. Journal of Vision. 14 (8), (2014).
- Maiello, G., Harrison, W. J., Bex, P. J. Monocular and binocular contributions to oculomotor plasticity. Scientific Reports. 6, (2016).
- Maiello, G., Kwon, M. Y., Bex, P. J. Three-dimensional binocular eye-hand coordination in normal vision and with simulated visual impairment. Experimental Brain Research. 236 (3), 691-709 (2018).
- Agaoglu, S., Agaoglu, M. N., Das, V. E. Motion Information via the Nonfixating Eye Can Drive Optokinetic Nystagmus in Strabismus. Investigative Opthalmology & Visual Science. 56 (11), 6423 (2015).
- Erkelens, C. J. Fusional limits for a large random-dot stereogram. Vision Research. 28 (2), 345-353 (1988).
- Seiple, W., Szlyk, J. P., McMahon, T., Pulido, J., Fishman, G. A. Eye-movement training for reading in patients with age-related macular degeneration. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 46 (8), 2886-2896 (2005).
- Aguilar, C., Castet, E. Gaze-contingent simulation of retinopathy: Some potential pitfalls and remedies. Vision Research. 51 (9), 997-1012 (2011).
- Pratt, J. D., Stevenson, S. B., Bedell, H. E. Scotoma Visibility and Reading Rate with Bilateral Central Scotomas. Optom Vis Sci. 94 (31), 279-289 (2017).
- Babu, R. J., Clavagnier, S., Bobier, W. R., Thompson, B., Hess, R. F., PGH, M. Regional Extent of Peripheral Suppression in Amblyopia. Investigative Opthalmology & Visual Science. 58 (4), 2329 (2017).
- Ebenholtz, S. M. Motion Sickness and Oculomotor Systems in Virtual Environments. Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 1 (3), 302-305 (1992).
