הערכת שדה ראייה מרכזי משקפת ותנועות עיניים דו-עיניות במצב צפייה דיכופטי
Summary
מוצג כאן פרוטוקול להערכת תנועות עיניים משקפת והקרנת שדה ראייה מרכזי מבוקר מבט אצל משתתפים עם אובדן ראייה מרכזי.
Abstract
ניוון מקולרי בדרך כלל גורם פגמים חזותיים משקפת הטרוגנית מרכזית. גישות זמינות כעת להערכת שדה הראייה המרכזי, כמו המיקרו-פרימטריה, יכולות לבדוק רק עין אחת בכל פעם. לכן, הם לא יכולים להסביר כיצד הפגמים בכל עין משפיעים על האינטראקציה המשקפת ועל תפקוד העולם האמיתי. מצגת גירוי דיכופטי עם מערכת מבוקרת מבט יכול לספק מידה אמינה של שדות ראייה מונוקולריים / משקפים. עם זאת, מצגת גירוי דיכופטי ומעקב עיניים בו זמנית מאתגרים מכיוון שמכשירים אופטיים של מכשירים המציגים גירוי דיכופטי (למשל, הפלוסקופ) תמיד מפריעים למעקבי עיניים (למשל, עוקבי עיניים מבוססי אינפרא אדום). לכן, המטרות היו 1) לפתח שיטה להצגת גירוי דיכופטי עם מעקב עיניים בו זמנית, באמצעות משקפי תריס תלת מימד וצגים מוכנים לתהליכים תלת-ממדיים, שאינם מושפעים מהפרעות ו -2) להשתמש בשיטה זו כדי לפתח פרוטוקול להערכת שדה ראייה מרכזי בנושאים עם אובדן ראייה מרכזי. התוצאות הראו כי התקנה זו מספקת פתרון מעשי למדידת תנועות עיניים אמינות במצב צפייה דיצ’ופטי. בנוסף, הוכח גם כי שיטה זו יכולה להעריך שדה ראייה מרכזי משקפת מבוקרת מבט בנושאים עם אובדן ראייה מרכזי.
Introduction
ניוון מקולרי הוא בדרך כלל מצב דו-צדדי המשפיע על הראייה המרכזית והתבנית של אובדן ראייה יכולה להיות הטרוגנית. ההפסד החזותי המרכזי יכול להיות סימטרי או א-סימטרי בין שתי עיניים1. נכון לעכשיו, ישנן מספר טכניקות זמינות כדי להעריך את שדה הראייה המרכזי ניוון מקולרי. תרשים הרשת של Amsler מכיל תבנית רשת שניתן להשתמש בה כדי לסנן באופן ידני שדה חזותי מרכזי. היקפים אוטומטיים (למשל, מנתח שדה ראייה האמפרי) מציגים הבזקי אור בבהירות ובגדלים משתנים בקערת ganzfeld סטנדרטית כדי לחקור את שדה הראייה. מיקרופרימטריה מותנית מבט מציגה גירוי חזותי על צג LCD. מיקרו-היקפים יכולים לפצות על תנועות מיקרו-עיניים על-ידי מעקב אחר אזור מעניין ברשתית. מיקרו-היקפים יכולים לחקור אזורים מקומיים ברשתית המרכזית לשינויים בתפקוד, אך יכולים לבדוק רק עין אחת בכל פעם. כתוצאה מכך, בדיקות מיקרו-פרימטריות אינן יכולות להסביר כיצד הפגמים ההטרוגניים בכל עין משפיעים על האינטראקציה המשקפת ועל תפקוד העולם האמיתי. יש צורך בלתי פוסק בשיטה להערכת שדות חזותיים אמינים במצב צפייה המקרב מקרוב את הצפייה בעולם האמיתי. הערכה כזו נחוצה כדי להבין כיצד פגם בשדה הראייה של עין אחת משפיע/תורם לפגם בשדה הראייה המשקפת. אנו מציעים שיטה חדשנית להערכת שדה ראייה מרכזי אצל אנשים עם אובדן ראייה מרכזי בתנאי צפייה דיכופטיים (כלומר, כאשר גירויים חזותיים מוצגים באופן עצמאי לכל אחת משתי העיניים).
כדי למדוד שדות חזותיים באופן אמין, יש לשמור על קיבעון במקום נתון. לכן, חשוב לשלב את המעקב אחר העיניים ואת המצגת dichoptic להערכת משקפת. עם זאת, שילוב שתי טכניקות אלה יכול להיות מאתגר בשל הפרעה בין מערכות ההארה של מעקב העיניים (למשל, נוריות אינפרא אדום) לבין האלמנטים האופטיים של מערכות הצגת דיצ’ופטיקה (למשל, מראות של הפלוסקופ או מנסרות של סטריאוסקופים). אפשרויות חלופיות הן להשתמש בטכניקת מעקב אחר העיניים שאינה מפריעה לקו הראייה (למשל, טכניקת סליל סקלרלי) או למעקב אחר העיניים המשולב עם משקפי מגן2. למרות שלכל שיטה יש יתרונות משלה, יש חסרונות. השיטה לשעבר נחשבת פולשנית ויכולה לגרום אי נוחות ניכרת3 ואת השיטות האחרונות יש רזולוציות זמן נמוכות (60 הרץ)4. כדי להתגבר על בעיות אלה, Brascamp & Naber (2017)5 ו Qian & Brascamp (2017)6 השתמשו בזוג מראות קרות (אשר העבירו אור אינפרא אדום אבל שיקפו 95% מהאור הנראה) וזוג צגים משני צדי המראות הקרות כדי ליצור מצגת דיכופטית. אינפרא אדום מבוסס וידאו מעקב אחר העיניים שימש כדי לעקוב אחר תנועות עיניים במערך הפלוסקופ7,8.
עם זאת, לשימוש במצגת דיצ’ופטית מסוג הפלוסקופ יש חיסרון. מרכז הסיבוב של המכשיר (הפלוסקופ) שונה ממרכז הסיבוב של העין. לכן, נדרשים חישובים נוספים (כמתואר בנספח א’ של רבנדרן (2013)9)למדידות נאותות ומדויקות של תנועות עיניים. בנוסף, יש ליישר את מישורי הלינה וה-vergence (כלומר, הביקוש ללינה ול-vergence חייב להיות זהה). לדוגמה, אם מרחק העבודה (מרחק אופטי כולל) הוא 40 ס”מ, אז הביקוש ללינה ו vergence הוא 2.5 diopters ו 2.5 מטר זוויות, בהתאמה. אם אנחנו מיישרים את המראות בצורה מושלמת אורתוגונלית, אז ההפלוסקופ מיושר לצפייה רחוקה (כלומר, הנדרש vergence הוא אפס), אבל לינה הנדרשת היא עדיין 2.5D. לכן, זוג עדשות קמור (+2.50 diopters) חייב להיות ממוקם בין העין ואת סידור המראה של haploscope כדי לדחוף את מישור הלינה לאינסוף (כלומר, לינה נדרשת היא אפס). הסדר זה מחייב יותר מקום בין סידור העין למראה של הפלוסקופ, מה שמחזיר אותנו להבדל במרכזי הסיבוב. ניתן למזער את סוגיית יישור מישורי הלינה וה-vergence על ידי יישור ההפלוסקופ לצפייה הקרובה כך ששני המטוסים מיושרים. עם זאת, זה דורש מדידה של מרחק בין אישונים עבור כל משתתף ואת היישור המתאים של מראות הפלוסקופ / גירוי מציג צגים.
במאמר זה, אנו מציגים שיטה לשילוב מעקב עיניים מבוסס וידאו אינפרא אדום ומצגת גירוי דיצ’ופטי באמצעות משקפי תריס תלת-ממדי אלחוטיים וצגים מוכנים ל-3D. שיטה זו אינה דורשת חישובים ו/או הנחות נוספות כמו אלה המשמשים בשיטה הפלוסקופית. משקפי תריס שימשו בשילוב עם עוקבי עיניים להבנת היתוךמשקפת 10, הסתגלות סקאדית11, וקואורדינציה עין-יד12. עם זאת, יש לציין כי משקפי סטריאו-תריס בשימוש על ידי Maiello ועמיתיו10,11,12 היו משקפי תריס הדור הראשון, אשר חוברו באמצעות חוט כדי לסנכרן עם קצב רענון הצג. יתר על כן, משקפי התריס מהדור הראשון אינם זמינים מסחרית כעת. כאן, אנו מדגימים את השימוש במשקפי תריס אלחוטיים מהדור השני הזמינים מסחרית (שולחן החומרים) כדי להציג גירוי דיכופטי ולמדוד באופן אמין תנועות עיניים מונוקולריות ומשקפת. בנוסף, אנו מדגימים שיטה להערכת שדות ראייה מונוקולריים/משקפת בנושאים עם אובדן שדה ראייה מרכזי. בעוד מצגת דיכופטית של גירוי חזותי מאפשרת הערכה מונוקולרית ומשקפת של שדות ראייה, מעקב עיניים משקפת בתנאי צפייה דיכופטית מאפשר בדיקות שדות ראייה בפרדיגמה מבוקרת מבט.
Protocol
Representative Results
Discussion
השיטה המוצעת למדידת תנועות עיניים במצב צפייה דיצ’ופטי יש יישומים פוטנציאליים רבים. הערכת שדות ראייה משקפת אצל משתתפים עם אובדן ראייה מרכזי המודגם כאן הוא יישום אחד כזה. השתמשנו בשיטה זו כדי להעריך את שדה הראייה המשקפת אצל חמישה עשר משתתפים עם אובדן ראייה מרכזי כדי לחקור כיצד צפייה במשקפת ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן על ידי מלגת מחקר פוסט-דוקטורט של תעשיות LC למלגת מחקר פוסט-דוקטורט של RR ו-Bosma Enterprises ל-AK. המחברים רוצים להודות לד”ר לורה ווקר ודונלד פלטשר על הצעותיהם החשובות ולעזור בגיוס נושאים.
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).
