Beurteilung von binokularen zentralen Gesichtsfeld- und Binokularaugenbewegungen in einem dichoptischen Betrachtungszustand

Makuladegeneration ist im Allgemeinen eine bilaterale Erkrankung, die das zentrale Sehvermögen beeinflusst, und das Muster des visuellen Verlusts kann heterogen sein. Der zentrale Sehverlust kann entweder symmetrisch oder asymmetrisch zwischen zwei Augen¹sein. Derzeit stehen mehrere Techniken zur Verfügung, um das zentrale Gesichtsfeld bei der Makuladegeneration zu bewerten. Das Amsler-Rasterdiagramm enthält ein Rastermuster, das zum manuellen Abschirmen des zentralen Gesichtsfelds verwendet werden kann. Automatisierte Perimeter (z. B. Humphrey Gesichtsfeldanalysator) präsentieren Lichtblitze unterschiedlicher Helligkeit und Größe in einer standardisierten Ganzfeldschüssel, um das Gesichtsfeld zu untersuchen. Die Gaze-Kontingent-Mikropermetrie bietet visuelle Impulse auf einem LCD-Display. Mikroperimeter können Mikroaugenbewegungen kompensieren, indem sie einen Bereich verfolgen, der auf der Netzhaut interessiert ist. Mikroperimeter können lokale Regionen in der zentralen Netzhaut auf Funktionsänderungen untersuchen, aber jeweils nur ein Auge testen. Daher können mikroperimetrische Tests nicht erklären, wie sich die heterogenen Defekte an jedem Auge auf die binokulare Interaktion und die reale Funktion auswirken. Es besteht ein unerfüllter Bedarf an einer Methode zur zuverlässigen Bewertung von visuellen Feldern in einem Betrachtungszustand, der der realen Betrachtung annähert. Eine solche Beurteilung ist notwendig, um zu verstehen, wie der Gesichtsfelddefekt eines Auges den binokularen Gesichtsfelddefekt beeinflusst/trägt. Wir schlagen eine neuartige Methode zur Beurteilung des zentralen Gesichtsfeldes bei Menschen mit zentralem Sehverlust unter dichoptikendarischer Betrachtungsbedingung vor (d. h. wenn visuelle Reize jedem der beiden Augen unabhängig dargestellt werden).

Um visuelle Felder zuverlässig zu messen, muss die Fixierung an einem bestimmten Ort beibehalten werden. Daher ist es wichtig, die Eye-Tracking und dichoptische Darstellung für die binokulare Beurteilung zu kombinieren. Die Kombination dieser beiden Techniken kann jedoch aufgrund von Interferenzen zwischen den Beleuchtungssystemen des Eyetrackers (z. B. Infrarot-LEDs) und den optischen Elementen der dichoptischen Präsentationssysteme (z. B. Spiegel von Haploskopen oder Prismen von Stereoskopen) eine Herausforderung darstellen. Alternative Optionen sind die Verwendung einer Eye-Tracking-Technik, die die Sichtlinie nicht stört (z.B. Skleralspulentechnik) oder einen Eyetracker, der mit einer Brille²integriert ist. Obwohl jede Methode ihre eigenen Vorteile hat, gibt es Nachteile. Die erste Methode gilt als invasiv und kann erhebliche Beschwerden verursachen³ und die letzteren Methoden haben geringe zeitliche Auflösungen (60 Hz)⁴. Um diese Probleme zu überwinden, verwendeten Brascamp & Naber (2017)⁵ und Qian & Brascamp (2017)⁶ ein Paar kalter Spiegel (die Infrarotlicht übertragen, aber 95% des sichtbaren Lichts reflektierten) und ein Paar Monitore auf beiden Seiten der kalten Spiegel, um eine dichoptische Präsentation zu erstellen. Infrarot-Video-basierte Eye-Tracker wurde verwendet, um Augenbewegungen in der Haploscope Setup^7,8zu verfolgen.

Die Verwendung einer haploscope-typen dichoptischen Darstellung hat jedoch einen Nachteil. Der Drehmittelpunkt des Instruments (Haploscope) unterscheidet sich vom Drehmittelpunkt des Auges. Daher sind zusätzliche Berechnungen (wie in Anhang – A von Raveendran (2013)⁹beschrieben) für die korrekte und genaue Messung der Augenbewegungen erforderlich. Darüber hinaus müssen die Ebenen der Unterkunft und der Vergence ausgerichtet werden (d. h. die Nachfrage nach Unterkunft und Vergence muss gleich sein). Wenn z. B. der Arbeitsabstand (optischer Gesamtabstand) 40 cm beträgt, beträgt der Bedarf an Unterkunft und Vergence 2,5 Dioptrien bzw. 2,5-Meter-Winkel. Wenn wir die Spiegel perfekt orthogonal ausrichten, dann ist das Haploscope für die Fernbetrachtung ausgerichtet (d.h. die erforderliche Vergence ist Null), aber die erforderliche Unterkunft ist immer noch 2.5D. Daher muss ein Paar konvexer Linsen (+2,50 Dioptrien) zwischen dem Auge und der Spiegelanordnung des Haploscopes platziert werden, um die Ebene der Unterkunft in die Unendlichkeit zu schieben (d. h. die erforderliche Unterkunft ist Null). Diese Anordnung erfordert mehr Raum zwischen dem Auge und der Spiegelanordnung des Haploscopes ist erforderlich, was uns zurück zum Unterschied in den Drehzentren führt. Das Problem der Ausrichtung der Ebenen der Unterkunft und Vergence kann minimiert werden, indem das Haploscope an der nahen Betrachtung ausgerichtet wird, so dass beide Ebenen ausgerichtet sind. Dies erfordert jedoch die Messung des interpupillen den Abstands für jeden Teilnehmer und die entsprechende Ausrichtung von Haploscope-Spiegeln/Stimulus-Präsentationsmonitoren.

In diesem Beitrag stellen wir eine Methode vor, um Infrarot-Video-basiertes Eye-Tracking und dichoptische Stimulus-Präsentation mit drahtlosen 3D-Shutter-Brillen und 3D-fähigen Monitoren zu kombinieren. Diese Methode erfordert keine zusätzlichen Berechnungen und/oder Annahmen, wie sie bei der haploskopischen Methode verwendet werden. Shutter-Brillen wurden in Verbindung mit Eyetrackern zum Verständnis der binokularen Fusion¹⁰, sakkadic Adaption¹¹und Augen-Hand-Koordination¹²verwendet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Stereo-Shutter-Brillen, die von Maiello und^{Kollegen 10,11,12} verwendet wurden, die Shutter-Brille der ersten Generation waren, die über einen Draht verbunden wurden, um mit der Monitor-Aktualisierungsrate zu synchronisieren. Darüber hinaus sind die Shuttergläser der ersten Generation jetzt kommerziell nicht mehr verfügbar. Hier zeigen wir den Einsatz von handelsüblichen drahtlosen Shutter-Brillen der zweiten Generation(Table of Materials), um dichoptische Reize zu präsentieren und monokulare und binokulare Augenbewegungen zuverlässig zu messen. Zusätzlich zeigen wir eine Methode zur Beurteilung monokulärer/binokularer Sehfelder bei Probanden mit zentralem Gesichtsfeldverlust. Während die dichoptische Darstellung des visuellen Stimulus eine monokulare und binokulare Beurteilung von Gesichtsfeldern ermöglicht, erleichtert das binokulare Augentracking unter dichoptikischer Betrachtungsbedingung die Prüfung von Sehfeldern in einem blickgesteuerten Paradigma.