开发一种新型的双眼阅读工具,以改善弱视患者的视力

时间:2026年2月7日
来源:Vision Research

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本研究开发了一款双目视差电子书应用(D.E.B.R.A),让斜视性弱视患者通过红绿黑分像阅读。结果显示患者能双目阅读,速度低于传统单眼抑制方法,但降低非抑制眼文本对比度可使部分患者阅读速度提升,证实双目视差训练对改善双眼视觉功能有效,且阅读任务能提高治疗依从性。

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Nicole A. Dranitsaris|Alex S. Baldwin|Robert F. Hess|Alexandre Reynaud
麦吉尔大学眼科与视觉科学系,麦吉尔视觉研究实验室,蒙特利尔,加拿大

摘要

在治疗弱视方面,最近的研究将视觉媒体(视频游戏和电影)转化为双眼任务,以促进双眼功能的发展。本研究展示了基于另一种日常任务——阅读的治疗方法的可能性。我们提出,双目电子书应用程序可以作为弱视治疗的替代方案。
我们开发了一个双目电子书阅读应用程序(D.E.B.R.A.)的原型,并将其安装在用于参与者评估的安卓平板电脑上。参与者以红/绿/黑分色的形式阅读电子书,这样可以独立调整单眼和双眼的对比度。随后对弱视患者和对照组参与者进行了阅读速度测试,并询问了他们使用该应用程序的舒适度。
我们发现,尽管阅读速度较慢,但参与者仍能够在双目模式下进行阅读。这表明视觉系统能够整合来自双眼的信息来支持阅读。对于某些弱视患者来说,降低非弱视眼的文本对比度可以提高他们的阅读速度,这与当前关于平衡双眼对比度以恢复双眼视觉的研究结果一致。每次实验结束后,参与者都会对使用该应用程序的舒适度提供反馈。
总体而言,这项研究表明,当文本以双目格式呈现时,弱视患者可以使用双眼进行阅读。因此,我们的发现表明,双目电子书阅读应用程序可以为弱视治疗提供一种有效的方法。

引言

弱视,更常见的名称是“懒眼”,是一种神经发育障碍,其中视觉皮层无法处理来自一只眼睛的输入,导致大脑更多地依赖健康的眼睛的视觉,同时抑制较弱眼睛的视觉(Harrad, 1996; Holmes and Clarke, 2006; Sansevero et al., 2020)。最终,这会导致患者依赖健康眼睛的视觉;弱视眼的单眼功能(Hess and Thompson, 2015, Levi et al., 2015)以及双眼视觉(双眼共同使用的能力)和眼球运动都会受到影响(Jefferies et al., 2015, Hamm et al., 2014)。
弱视通常由儿童时期的眼睛错位(如斜视)、屈光不正(称为屈光参差)、这两种情况的结合,以及在极少数情况下,由于儿童白内障导致的单眼剥夺引起(Von Noorden, 1974, Levi, 2021)。这种视觉障碍可能导致多种症状,包括视力低下、立体视觉差和对比度敏感度降低,尽管这些症状及其严重程度因个体而异(Levi, 2021, Jefferies et al., 2015)。这些基本视觉功能的影响会波及日常技能,如阅读和驾驶。这些因素会影响学术能力和工作选择,使现代生活更加困难(Birch & Kelly, 2017)。考虑到弱视影响了北美2-4%的人口和全球1-5%的人口(DeSantis, 2014, Pescosolido et al., 2014, Fu et al., 2020),这一问题尤为严重。由于患者数量众多且病情存在个体差异,当前关于弱视的研究重点在于开发个性化的治疗方案,以满足大量弱视患者的需求。
研究表明,在儿童早期治疗弱视可以减少长期视觉缺陷的发生率。然而,由于儿童能够利用健康眼睛完成日常任务,这种状况可能难以被发现(Jefferies et al., 2015)。弱视的传统治疗方法首先是矫正屈光不正(Cruz et al., 2023)。如果这不足以改善病情,则会采用单眼遮盖法,即用眼罩遮盖健康眼睛或使用阿托品滴眼液使健康眼睛模糊,迫使大脑仅依赖弱视眼的视觉(Jefferies et al., 2015, Li and Shotton, 2009)。然而,这些传统疗法仅关注提高弱视眼的视力(Hamm et al., 2014),而未解决双眼融合和眼球运动的缺陷(Hess, 2022)。此外,Birch et al.(2022)的研究表明,当恢复视力的弱视儿童完成单眼视力测试(在遮盖另一只眼睛的情况下测量每只眼睛的视力)时,他们的弱视眼视力有所提高,但在双目视力测试(同时测量两只眼睛的不同输入)中未见改善。这可能是因为单眼测量弱视眼时减少了来自健康眼睛的抑制作用。实际上,双眼之间的抑制是该病症的核心机制。因此,应考虑使用双目视图来进行更准确的视觉功能评估(Hess and Thompson, 2015, Birch et al., 2022)。
单眼遮盖疗法依赖于视觉系统的可塑性,通常仅适用于4-10岁的儿童,因为他们处于神经可塑性的关键期(Hensch & Quinlan, 2018; Hamm et al., 2014)。不幸的是,大约25%的参与者在治疗后视力会退步(Holmes et al., 2007),可能是因为依从性较低(Awan et al., 2005, Loudon et al., 2006, Tjiam et al., 2011)。此外,遮盖疗法在成人中也被证明无效(Hamm et al., 2014)。虽然遮盖疗法在某些年轻弱视儿童的视力改善方面取得了临床成功,但并未专门针对双眼功能进行训练。
双目训练工具。当前的研究集中在使用吸引人的双眼任务上,例如观看电影(Li et al., 2015, Xiao et al., 2020)和玩视频游戏(To et al., 2011)。这些媒体以特殊格式提供,专门针对不同年龄段的双眼功能缺陷,并提高治疗依从性。这些疗法采用双目显示方式,同时向两只眼睛展示互补的视觉输入。必须结合来自两只眼睛的信息来感知融合图像并参与媒体内容(To et al., 2011, Xiao et al., 2020, Li et al., 2013, Li et al., 2015, Gambacorta et al., 2018, Kelly et al., 2016, Li et al., 2011, Jost et al., 2022)。这种弱视治疗方法不仅关注视力,还关注改善双眼融合和立体视觉。这些双目工具已改善了弱视成人的单眼和双眼视觉功能(Li et al., 2011, Li et al., 2013, Vedamurthy et al., 2015; Žiak et al., 2017; Kelly et al., 2016, Kelly et al., 2018, Webber et al., 2016)。
尽管许多这些双眼治疗方法取得了成功,但尚无研究探讨主动双目观看对改变弱视患者受损眼球运动模式的影响,尤其是在阅读等日常任务中。基于之前成功开发的电影(Li et al., 2015)和视频游戏疗法(Hess et al., 2014)的类似原理,其他形式的娱乐活动也可以作为双眼疗法的应用。阅读是一个很好的选择,因为它是一项需要集中注意力的主动视觉任务(Stanovich, 1980),有助于提高治疗依从性,从而期望获得更好的治疗效果。阅读也是世界各地日常活动中的重要组成部分,不仅在娱乐方面,还在工作场所和学校等场景中。这可能使其更容易融入患者的生活。
已知弱视患者存在阅读问题,如眼球运动受损、阅读速度慢和阅读准确性降低(Kanonidou et al., 2010, Kelly et al., 2015, Stifter et al., 2005, Bhutada et al., 2022, Kelly et al., 2017; Buczkowska & Miśkowiak, 2017; Kugathasan et al., 2019)。这提供了一个有趣的机会,可以评估双目阅读工具训练是否能够改善典型的视觉问题,如视力低下和双眼功能,以及提高弱视患者的阅读能力。
因此,本研究旨在评估一种新的双目训练疗法的可行性,这种疗法既有趣又能针对成人。我们首先评估了弱视成人是否能在电子书应用程序的双目模式下使用双眼阅读。然后,我们通过降低健康眼睛看到的文本对比度来评估双眼抑制对双目阅读速度的影响。

方法

参与者。本研究招募了9名弱视成人(6名女性,67%)和9名年龄匹配的正常或矫正至正常的对照组成人(4名女性,44%)。他们的临床和基线视觉特征见表1。其中一名参与者(受试者21)无法通过该应用程序进行双目阅读,因此被排除在后续的数据和分析之外。

对照组和弱视患者在双目与非双目条件下的阅读速度

图2显示了对照组和弱视患者在不同阅读条件下的平均阅读时间。在100%对比度的非双目和双目条件下,弱视患者的阅读速度均低于对照组。混合设计ANOVA(组内因素:条件;组间因素:组别)显示条件(F[1.7, 25.6] = 28, p < 0.001)、组别(F[1, 15] = 24, p < 0.001)以及条件与组别之间的交互作用(F[1.7, 25.6] = 16, p < 0.001)均具有显著意义。

讨论

这项关于双目阅读应用程序的可行性研究表明,弱视患者可以使用电子书应用程序的双目设置进行阅读。我们还发现,在彩色文字条件下,双目阅读效果最佳;虽然文本对比度调整并非必需,但可能对某些弱视患者的阅读能力有所帮助。
对照组和弱视组在非双目条件下的平均阅读时间比较

CRediT作者贡献声明

Nicole A. Dranitsaris:概念构思、方法论、软件开发、验证、数据管理、初稿撰写、审稿与编辑、可视化、资金筹集。Alex S. Baldwin:概念构思、方法论、软件开发、资源提供、审稿与编辑、资金筹集。Robert F. Hess:概念构思、方法论、写作、审稿与编辑、项目监督、资金筹集。Alexandre Reynaud:概念构思、方法论

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:双目电子书疗法和DEBRA软件应用程序的发明方面已申请专利(US 18/319,692),发明人为AR、ASB和RFH。

致谢

本研究得到了包括加拿大自然科学与工程研究委员会在内的资助机构的支持——NAD获得了加拿大研究生硕士学位奖学金,AR、ASB和RFH还获得了IGNITE项目的资助。同时,我们也感谢Ken Chong在应用程序软件开发方面的贡献。

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