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弱视(amblyopia)的症状为视力低下,它的最新诊断定义是[1]:视觉发育期间,由于单眼斜视、未矫正的屈光参差、高度屈光不正或形觉剥夺引起的单眼或双眼最佳矫正视力低于相应年龄的视力,或双眼视力相差两行及以上的症状。弱视患病机率不容忽视,平均每100个人中就有2~4人是弱视患者[1],医疗条件落后地区患病率更高。弱视的患病机理是由于先天性或在人眼视觉发育关键期,进入眼球内的视觉刺激强度不足,没有充分地激发视网膜中心凹的视觉细胞,导致黄斑上无法形成清晰的物像,或者两眼视觉输入失衡,清晰物像与模糊物像产生竞争引起的结果[2]。弱视按程度分为轻度弱视、中度弱视和重度弱视[3],按类型分为屈光参差性弱视、屈光不正性弱视、形觉剥夺性弱视和斜视性弱视。本文主要对发病机率较高的屈光参差性弱视和斜视性弱视进行研究。
临床医学证明,弱视越早治疗效果越显著,7~8岁之前是人的视觉发育敏感期,也是弱视治疗的最佳时期。传统弱视治疗方法有遮盖法、药物疗法和针灸疗法,但这些传统方法对错过视觉发育敏感期的弱视患者(文中简称为大龄弱视患者)疗效甚微[4-5],而现有的光学方法也无法对这类弱视患者进行光学矫正。
国内外学者在知觉学习上的大量研究证实,人类视觉系统在敏感期后仍存在着不同程度的可塑性[6]。知觉学习与神经可塑的相关性提醒研究者们,能否运用知觉学习的方法,给大龄弱视患者加以一定强度的训练来改善其视功能。文献[7]最先将知觉学习应用于弱视治疗,后来,大量的心理物理学研究证实,成年弱视患者经过学习,确实可以提高视知觉任务完成的正确率[6, 8]。
理论上,弱视治疗的效果依赖于物体经人眼光学系统后,在视网膜上成像的清楚程度[9]。已有的技术只能实现在矫正人眼低阶像差的条件下进行视知觉训练。事实上,人眼除了低阶像差,还存在动态的高阶像差。当视觉刺激较微弱时,仅单纯地矫正低阶像差进行视知觉训练,视觉皮层无法获得充分响应,视觉训练达不到预期效果。人眼的高阶像差会削弱视网膜上成像的对比度,使物像的清晰度受到限制。若能同时将人眼的低阶和高阶像差进行矫正,就可以最大程度地提高视网膜成像质量,中心凹由此获得充足的视觉刺激,再配合一段时间的知觉学习训练,让视觉神经系统在清晰物像刺激下获得足够丰富的视觉经验,视觉系统就有可能被激发出潜在的可塑性水平。
如何矫正高阶像差,这是一个技术难点。本文采用中国科学院光电技术研究所的自适应光学系统对人眼高阶像差进行实时矫正,在视觉刺激下结合视知觉学习训练,以此提高视觉神经系统的分辨率。为检验这种方法是否对屈光参差性和斜视性弱视都有效,实验对这两类弱视分别随机抽取了4名被试参与本项研究,对两组被试采用了相同的实验方案,在实验前后依次做了对比度敏感函数(CSF)测试,以比较此研究方法对两类弱视患者的治疗效果。
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实验结果对屈光参差组和斜视组被试分别从两方面进行比较:高低阶像差矫正(以下简称AO矫正)结合视知觉训练前后CSF对比;训练前后中心视力对比。实验采用SPSS13.0软件对结果进行统计性分析,对视知觉训练前后被试的CSF测试值分别做配对t检验,P < 0.05时差异有统计学意义。
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图 3为屈光参差组4名被试在训练前后的CSF变化曲线。实线加三角为训练前的CSF函数曲线,实线加圆圈表示训练后的CSF函数曲线。由图 3可见,所有屈光参差弱视眼在训练后各空间频率下的CSF值均有显著提升,且平均提高幅度具有统计意义(P < 0.05),配对t检验统计参数如表 1所示。
表 1 1屈光参差组AO矫正结合视知觉训练前后CSF提高幅度
屈光参差组 CSF提高幅度/dB P t WZY 2.72 0.015 3.193 ZTT 9.18 0.004 4.301 ZSH 2.05 0.033 2.655 MCW 4.59 0.016 3.137 平均 4.64 图 4为相同实验条件下,斜视组4名被试的CSF曲线变化,被试ZBJ的CSF曲线提升幅度范围在0.35~1.24 dB之间,具有统计学意义(P < 0.01, t=19.326),但其余3名被试的CSF曲线并没有提升效果,被试LT和JXN的CSF曲线与正常CSF曲线轮廓不同,属于病变类型。
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为更直接地检验高低阶像差矫正下的训练效果,对所有被试在实验前后分别进行中心视力检查,检查方式为传统E字视力表。图 5为屈光参差性和斜视性弱视组被试的视力变化浮动柱状图。
根据弱视疗效评价标准[3],图 5a中屈光参差组WZY的视力由0.6提升为1.0,达到“基本痊愈”,该组其余3名被试视力提高行数2~4行不等,按照评价标准属于“进步”;斜视组中(图 5b),LT视力提升不足1行,其余3名被试视力提升仅为1行,按照评价标准属于“无效”。由图 5可知,中心视力检查结果与CSF测试结果相符,即AO矫正结合视知觉训练对于屈光参差性弱视有明显提高效果,而对斜视性弱视表现为无效。
The CSF Analysis of Amblyopia under Aberrations Correction with Visual Perceptual Learning
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摘要: 该文运用自适应光学矫正系统对人眼做实时高低阶像差矫正,并在此条件下结合知觉学习分别对4例屈光参差性和4例斜视性青少年弱视患者进行视觉训练。结果显示,基于同样的方法,训练后4名屈光参差性弱视患者的对比灵敏度函数(CSF)得到统计意义上的显著提高,而4例斜视性患者的对比度敏感函数则无明显变化。为验证对比度敏感函数结果的可靠性,同时对所有被试进行中心视力测试,测试结果与CSF结果一致。最后对实验结果进行分析,说明结合高低阶像差矫正下对弱视人眼进行视知觉训练的方法对屈光参差性弱视有治疗功效,但不适用于斜视性弱视的治疗。
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关键词:
- 人眼自适应光学矫正系统 /
- 对比度敏感函数 /
- 视觉光学 /
- 视知觉训练
Abstract: Visual perceptual learning with aberration corrected by adaptive optics visual stimulator system (AOVS) is applied to human eyes. Four subjects with anisometropia and four subjects with strabismus are trained by this way. Statistical results show that based on the same method, the contrast sensitivity function (CSF) of four subjects with anisometropia are improved significantly than that of four subjects with strabismus. The comparison of visual acuity (VA) between two groups is performed before and after the training. Experiment results prove that the proposed method is effective for subjects with anisometropia but not effective for subjects with strabismus. -
表 1 1屈光参差组AO矫正结合视知觉训练前后CSF提高幅度
屈光参差组 CSF提高幅度/dB P t WZY 2.72 0.015 3.193 ZTT 9.18 0.004 4.301 ZSH 2.05 0.033 2.655 MCW 4.59 0.016 3.137 平均 4.64 -
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