VR弱視治療理論與應用

發布時間：2020-05-26所屬分類：科技論文瀏覽：1256次

摘 要： 摘要：弱視通常無器質性損傷，但患者矯正視力無法達到正常水平。傳統弱視治療方法有遮蓋法、知覺學習法等，這些方法需要患者有較好的依從性且能長期堅持，而患者一般為青少年兒童，治療主動性較差，因此經常影響傳統治療效果。VR技術利用計算機生成虛擬現實

　　摘要：弱視通常無器質性損傷，但患者矯正視力無法達到正常水平。傳統弱視治療方法有遮蓋法、知覺學習法等，這些方法需要患者有較好的依從性且能長期堅持，而患者一般為青少年兒童，治療主動性較差，因此經常影響傳統治療效果。VR技術利用計算機生成虛擬現實場景，可制作成游戲、電影等產品，能夠通過雙眼方法進行弱視矯正治療。VR治療途徑趣味性強，患兒依從性好，效果良好，是弱視治療的一種新途徑。

　　關鍵詞：VR技術;弱視治療;雙眼治療;VR技術優勢

　　1弱視危害與治療方法

　　弱視一般發生于視覺系統發育初期，是一種無器質性病變但最佳矯正視力下降的癥狀，中國醫學界認為，以功能性因素為主引起的遠視力小于等于0.8且不能矯正者均屬于弱視[1]。弱視患者由于其弱視眼圖像模糊不清，不能與正常視力眼(健眼)想匹配，此時雙眼視覺會處于一種不平衡的狀態，因而無法實現雙眼單視及立體視等高級視功能。弱視基本類型有四種，分別為屈光參差性弱視、斜視性弱視、屈光不正性弱視、形覺剝奪性弱視，其中屈光參差性弱視與斜視性弱視占比最多，兩種類型在總體弱視人群約占80%以上。中國弱視患者總人數保守估計約有四千萬人左右，其中兒童約占1/4[2]。

　　弱視治療一般以壓抑健眼、刺激弱視眼為主要原則。弱視兒童期傳統治療方法一般為健眼壓抑結合弱視眼訓練，如遮蓋健眼時練習串珠等精細操作。現在兒童患者多采用遮蓋療法，通常配合眼鏡使用。將遮蓋布置于患兒健眼鏡片上，強迫其以弱視眼接收外界信息。在治療過程遮蓋質量非常重要，是遮蓋療法的關鍵點。兒童經常覺得健眼被蓋住后視物不清，或者不美觀，就在行動上加以抵制，如將遮蓋布扯開或到學校沒有家長監管時拿下遮蓋布。這樣導致健眼遮蓋不嚴格、不徹底，在日常視知覺中仍以健眼視覺為主要信息獲取來源，無法鍛煉弱視眼及相關視覺通路，導致治療失敗。除遮蓋法、精細操作法外，知覺學習方法也被引入到弱視治療當中，這種方法不僅對兒童有效，也能有效提高成年弱視患者的視力(兩行左右)[3-4]。早期理論認為在度過視覺發育關鍵期(即6—8歲)后，視覺系統將不再具有可塑性。臨床實踐也發現，成年弱視無法通過遮蓋法提高視力。因此在較早時候，研究者認為成年弱視無有效治療方法。但隨著研究的深入，尤其是知覺學習方法應用領域的擴展，研究者發現腦在神經系統發育成熟后仍具有一定的可塑性，通過知覺學習訓練，成年人的視覺能力仍可以被改變。知覺學習訓練方法引入弱視治療領域后，發現其對成年弱視也有一定的治療效果，且能較好保持。

　　相關期刊推薦：《科技與創新》是由中華人民共和國新聞出版總署、正式批準公開發行的優秀期刊。主要發表反映各學科、各領域的科研創新成果方面的文章，以及刊登我國當前科技、經濟、管理、工程、交通等各領域的優秀學術論文。

　　2雙眼治療趨勢及VR技術優勢

　　傳統觀點認為，弱視眼矯正視力達不到正常標準是由于相關腦區發育不完善，或在發育關鍵期內由于屈光不正、遮擋等原因造成弱視眼信號被衰減。在大腦視覺相關區域中，大多數皮層細胞都可以分別為左、右眼驅動，既對左眼傳輸進來的信號起反應，也同樣對右眼信號起反應。但是很明顯，弱視患者的雙眼驅動細胞對弱視眼傳輸進來的信號已經不再起反應或反應較弱，不敏感;卻對健眼信號正常處理，這就造成從眼底到外側膝狀體再到皮層的視覺通路沒有器質性變化，但弱視眼卻視物不清，視力低下。同時越來越多的證據表明，來自于健眼的抑制也是一個重要原因。即弱視眼的“弱”，反映其信號全面受到健眼信號的壓制。很多弱視患者反映，很多時候，在雙眼視物即健眼打開的情況，總體雙眼知覺中主觀上感受不到弱視眼的信息，但健眼閉合，弱視眼雖然視物不清但知覺正常，患者能主觀上感受到弱視眼的視覺信息輸入。

　　而在對已治愈的弱視單、雙眼視功能全面測評后發現，雖然其視力已經恢復正常，符合治愈標準，但原弱視眼對比敏感度仍存在缺陷，尤其是高頻區域與健眼相比有較大差距。雙眼功能對比中發現，很多測試項目與正常人相比仍處于較差水平。如雙眼對比度整合功能測試發現，已經治愈弱視其眼間平衡點為0.34(34%)，表明在雙眼對比度整合中，原弱視眼接受到的對比度顯著低于健眼。所以很多研究者認為，雖然已經治愈弱視患者，其視力、立體視功能已經基本恢復正常，但在一些高級單、雙眼視功能測試中表現的“弱”勢，體現了他們的視功能仍未全面恢復，即在某些專項視功能作業上，已經治愈弱視患者可能會表現得顯著差于正常人。這表明視功能的全面恢復，完全取決于視力這單一指標，有時候可能是需要進一步考慮的。因此，在弱視治療中，只考慮恢復弱視眼的單眼視功能是不夠的，要把單、雙眼視功能的全面恢復作為首要目標。

　　多種類型的雙眼訓練形式多樣，在弱視治愈中已經被證明是非常有效的，無論是成年人還是兒童被試，如有研究者通過雙眼立體視的方法進行訓練，即將有一定視差的兩幅相似圖片分別輸入弱視眼和好眼，在訓練后患者的立體視和弱視眼單眼視力均有顯著提高。視頻游戲療法也被應用于成年弱視治療中，能恢復一部分的視功能。弱視的雙眼訓練過程也是一個雙眼視覺信息輸入、平衡并重新整合的過程，在這個過程，皮層的雙眼驅動細胞雙眼信息權衡會重建，這都是單眼訓練所不具備的。

　　近年虛擬現實(VR技術)迅速發展，在臨床弱視治療中也逐漸開始應用此種技術。虛擬現實技術擁有傳統技術無可比擬的優勢，它能應用數字化技術模擬高度真實的生活情境，并與使用者的操作行為進行充分的交互，依據用戶的輸入動態調整雙眼顯示內容。這種治療趨勢踐行了弱視的雙眼治療理論，與傳統弱視治療技術相比，它更能引起使用者的興趣。因一般使用者多為青少年兒童，傳統方法的遮蓋法使用時間長，不美觀，使得很多患兒拒斥治療，比如經常扯掉遮蓋眼罩打開健眼，或扯開一條小縫，健眼通過縫隙觀察，以上種種經常導致治療失敗。VR技術可以設計成有趣的游戲，沉浸式的生活場景體驗也減少了治療過程中的單調感，吸引使用者的主觀注意力，并及時提供反饋，提高了治療效果。VR弱視治療的典型場景與雙眼信息輸入如圖1所示。圖1VR弱視治療的典型場景與雙眼信息輸入

　　在使用VR技術時，通常雙眼輸入信息是不完全相同的。如圖1所示，通常弱視眼(左側部分)輸入畫面對比度較高，健眼(右側畫面)輸入對比度較低，甚至在畫面的某些特殊部分，左右眼輸入圖形的顏色也是不同的，而有些關鍵信息，不會對健眼輸入，只針對弱視眼輸入。這種特殊的VR畫面設置，會隨著治療過程患者的表現而不斷調整，切合治療的進展進行專門的設定。如果弱視眼功能提高，通常會降低弱視眼畫面對比度，提高健眼畫面對比度(但總體而言仍是弱視眼畫面對比度高于健眼畫面對比度)。VR技術用于弱視治療已取得了較好的效果，有研究表明，通過VR游戲或電影，兩周后，患者的表現與應用遮蓋療法的患者不同。

　　3結語(展望)

　　弱視的視功能全面恢復需要長期的治療，傳統治療方法耗時長，需要相關場地和人員的配合(通常在醫療機構由專業人員開展)，無論對家長還是對患兒都是一種負擔。傳統方法經常遭到患兒的排斥，進而影響治療效果。因此在弱視治療的臨床實踐中，從業者在不斷應用新方法、新技術。VR技術的發展與相關治療理論的結合，使得弱視治療又多了一種新途徑，并取得了非常好的治療效果。展望未來，VR技術及相關理論的發展必將進一步推動弱視治療觀念的整體變化，比如可能出現一種更龐大的系統，在這個治療系統中，多種治療方法互為補充，現實生活中可通過遮蓋壓抑健眼，線上可通過VR游戲、電影進行在線動態治療，并有相應的治療機構對患者的反饋結果進行評定，擬定接下來的治療方案。線上線下治療方法互補，單眼、雙眼治療方法結合，全面提高患者的視功能，提高生活質量。

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