CN112022642B - 一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备及训练方法 - Google Patents

一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备及训练方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，包括：将画面输入的眼部扫描设备，获取外界实时图像的摄像头，向患者显示外界实时图像画面的电子屏，监测患者眼球转动角度和维持时间的眼部传感器，调整画面的控制手柄，连接各个部件并进行数据处理的处理器；本发明通过边缘视野的电子图像训练设备来改善中心视野缺损问题，借助带有电子屏的外部设备将中心视野缺损患者眼睛正中获取的原画面进行视网膜注视点移位，采用阅读练习或线条‑图形追踪练习训练患者形成特殊的眼位观察，使其成像偏移至边缘视野，同步眼动传感器获取其矫正反馈值，调节辅助引导***和图像对比度视差，形成良性矫正，患者的视野得到明显提升。

Description

一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备及训练方法
技术领域
本发明涉及医学设备领域，特别是一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备及训练方法。
背景技术
不同的视觉损伤患者病因不同，其损伤的表现也不尽相同，而具体到每位患者，其对视觉康复的需求更是大相庭径。就视障康复而言，有中心视野缺损的病人比单纯视力低下的病人康复起来要困难得多。
中心视野缺损主要表现为中心周围或中心旁盲点、中心盲点伴视敏度下降、罕见视野狭窄，严重时可导致患者中心视物变形甚至视力丧失，造成不同程度的视力残疾，使患者的生活质量受到极大影响。
目前，缺血性视神经病变，视神经炎，黄斑疾病甚至是颅内病变已成为我国视障人群不可逆视力损伤的主要原因。尤其以黄斑疾病为典型，黄斑疾病带来的中心凹视野缺损是世界范围内最常见的致盲性眼部疾病之一，是仅次于白内障、未矫正的屈光不正的全球第三大致盲原因。近年来，随着人口老龄化的加剧，我国出现中心视野缺损的患病率不断上升。
虽然当患者出现视功能损伤时，可通过验配适宜的辅助器具，进行必要的视觉训练，以充分利用患者的残余视力，提高独立生活能力，改善其生活质量。但是目前市面上的辅助器具，包括光学放大镜、电子助视器仅能通过放大、变色、调节照明的功能来优化图像，使之更易被残余视力所接受，真正能对中心缺损视野形成视野补偿的功能少之又少。
现有治疗中心视野缺损的办法主要分为手术治疗方法以及药物治疗方法，其中光动力疗法是目前最常用的一种激光手术治疗方法。利用光化学效应直接封闭血管，不损伤周围正常视网膜组织和色素上皮细胞，但大部分患者仍不断视力下降，提高视力不理想；药物治疗的作用原理是通过药物直接作用于影响到新生血管的关键因子，从而抑制新生血管，达到治疗目的。常用的药物有雷珠单抗、康柏西普。与其他治疗相比，改善视力明显。但是缺点需多次治疗，费用高，眼球内注射存在潜在风险。如眼内炎、孔源性视网膜脱离、视网膜撕裂、医源性外伤性白内障等。伴随着医疗条件的改善，白内障、青光眼等眼部疾病的防治水平显著提高，除了手术和药物治疗的方式外，还有体外辅助设备可以帮助中心视野缺损的患者进行视力改善。然而以视神经病变和黄斑疾病为主引发的中心视野损伤已成为我国视障人群不可逆视力损伤的主要原因，很难通过手术和治疗的方式获得恢复；市场需要一种能对中心缺损视野形成视野补偿的视觉训练仪器和训练方法，本发明解决这样的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备及训练方法，能对患者的中心缺损视野形成视野补偿，通过长期训练固化边缘视野中心，解决患者的视觉障碍，达成康复效果。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，包括：将画面输入的眼部扫描设备，获取外界实时图像的摄像头，向患者显示外界实时图像画面的电子屏，监测患者眼球转动角度和维持时间的眼部传感器，调整画面的控制手柄，连接各个部件并进行数据处理的处理器。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，眼部扫描设备包括：激光扫描眼底镜，光学相干断层扫描，微视野计。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，眼部传感器包括：非接触类数字摄像头，眼动仪或接触类眼部动作监测仪。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，处理器包括：支持图像信号和控制信号处理的CPU、MCU或FPGA。
一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，包括如下步骤：
步骤一，数据导入；
a)使用眼部扫描设备对患者的视网膜注视点和暗点进行定位；
b)待获取到中心视野缺损患者的最佳视网膜注视点后，在设备图像处理器上计算据中心凹视力中心的偏移值，以视野中心为坐标轴原点，分别标记为△X和△Y，通过设备设定的动态引导方式将成像点中心坐标变为(△X，△Y)；
步骤二，患者监测；
数据测试完成后，导入到训练设备的***中，处理器通过摄像头获取外界实时图像，根据测算数据辅助引导***生成初步的引导数据和图像参数，引导患者进入训练状态，辅助图像的运动变化线路根据视野中心偏移值设定，患者看到的图像要落在边缘视野中最佳的视网膜注视点；
步骤四，图像调整；
a)在训练过程中，通过眼动传感器采集眼球转动角度以及维持时间，将采集角度与测算视野最佳注视点位置规定值进行比较，根据差值对辅助引导***和图像调整***进行调节，当眼球转动角度大于规定值时，减弱引导***，增强图像对比度，将患者的注意力更多转移到外界真实图像上；当眼球转动角度小于规定值时，增强引导***，包括增强引导标记效果、延长标记移动距离，降低图像对比度，将患者注意力更集中于引导标记上；
b)记录眼球转动维持时间，随着维持时间的延长或缩短减少引导***的介入时间，维持时间3秒以上记为一次有效数据，3秒以内数据不做为训练考证；
c)依据患者中心视野缺损的眼对数，辅助引导***进行区分引导；若双目均存在中心视野缺损时，需左右眼分别测试视野最佳注视点，训练***内的电子屏对左右眼不同运动路径的辅助标记；若仅单目存在中心视野缺损时，健眼位置辅助标记居中闪烁，训练眼中位置辅助标记依据最佳注视点偏移值进行移动。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，
步骤一，数据导入；
a)使用眼部扫描设备对患者的视网膜注视点和暗点进行定位；
若患者无法固视目标的中心暗点，则测量其视野偏移角度自动追踪并在训练仪器中补偿眼球运动造成的眼底位置偏移，在非中心注视的条件下实现中心暗点和视网膜注视点的定位。
b)待获取到中心视野缺损患者的最佳视网膜注视点后，在设备图像处理器上计算据中心凹视力中心的偏移值，以视野中心为坐标轴原点，分别标记为△X和△Y，通过设备设定的动态引导方式将成像点中心坐标变为(△X，△Y)。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，
步骤二，患者监测；
数据测试完成后，导入到训练设备的***中，处理器通过摄像头获取外界实时图像，根据测算数据辅助引导***生成初步的引导数据和图像参数，引导患者进入训练状态，辅助图像的运动变化线路根据视野中心偏移值设定，患者看到的图像要落在边缘视野中最佳的视网膜注视点；所述引导的方式包括：线条-图形追踪，阅读引导，光栅变化。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，
步骤二，患者监测；
数据测试完成后，导入到训练设备的***中，处理器通过摄像头获取外界实时图像，根据测算数据辅助引导***生成初步的引导数据和图像参数，引导患者进入训练状态，辅助图像的运动变化线路根据视野中心偏移值设定，患者看到的图像要落在边缘视野中最佳的视网膜注视点；辅助图像的运动变化线路具体的设定方式如下：
ΔX＝D×tanθx
ΔY＝D×tanθY
其中D为屏幕图像距眼底距离；
θX为最佳注视点距视野中心的X方向角度值；
θY为最佳注视点距视野中心的Y方向角度值。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，图像对比度分别设置有10％，20％，30％，40％...100％档位，其中100％为原始图像画面对比度。
前述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，患者使用边缘视野训练设备时要根据偏移值适配近视镜片。
本发明的有益之处在于：
本发明通过边缘视野的电子图像训练设备来改善中心视野缺损问题，借助带有电子屏的外部设备将中心视野缺损患者眼睛正中获取的原画面进行视网膜注视点移位，采用阅读练习或线条-图形追踪练习训练患者形成特殊的眼位观察，使其成像偏移至边缘视野，同步眼动传感器获取其矫正反馈值，调节辅助引导***和图像对比度视差，形成良性矫正；通过长期训练固化边缘视野中心，以此解决其视觉障碍，达成康复效果；
通过本发明的边缘视野训练，患者中心视野改良效果明显，视野得到明显提升。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的运行流程；
图2是本发明的成像点中心坐标的一种实施例的位置示意图；
图3是使用本发明的训练方法患者产生屈光不正的示意图；
图4是本发明辅助引导***对双目均存在中心视野缺损时进行区分引导的示意图；
图5是本发明辅助引导***对单目存在中心视野缺损时进行区分引导的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，包括：将画面输入的眼部扫描设备，获取外界实时图像的摄像头，向患者显示外界实时图像画面的电子屏，监测患者眼球转动角度和维持时间的眼部传感器，调整画面的控制手柄，连接各个部件并进行数据处理的处理器。作为一种实施例，眼部扫描设备包括：激光扫描眼底镜，光学相干断层扫描，微视野计。眼部传感器包括：非接触类数字摄像头，眼动仪或接触类眼部动作监测仪。处理器包括：CPU、MCU或FPGA等支持图像信号和控制信号处理的处理***。
电子屏包括：电脑、手机、智能眼镜。需要说明的是，这里的举例均不是穷举，只要是适用于本方法的硬件设备均在本发明的保护范围之内。
如图1所示，本发明规定的训练方法主要分为数据导入、患者监测、图像调整三阶段，硬件***包括：处理器、摄像头、电子屏、控制手柄、眼动传感器等主要部件；软件***包括：辅助引导***、图像调整***等在内的数据处理方法。
一种基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，包括如下步骤：
步骤一，数据导入；
a)使用眼部扫描设备对患者的视网膜注视点和暗点进行定位；
对于无法固视目标的中心暗点患者，优先测量其视野偏移角度自动追踪并在训练仪器中补偿眼球运动造成的眼底位置偏移，在非中心注视的条件下实现中心暗点和视网膜注视点的定位；
b)待获取到中心视野缺损患者的最佳视网膜注视点后，在设备图像处理器上计算据中心凹视力中心的偏移值，以视野中心为坐标轴原点，分别标记为△X和△Y，通过设备设定的动态引导方式将成像点中心坐标变为(△X，△Y)，如图2所示。
步骤二，患者监测；
数据测试完成后，导入到训练设备的***中，处理器通过获取到的外界实时图像，作为一种实施例，可以是摄像机获取到的外界实时图像，根据测算数据辅助引导***生成初步的引导数据和图像参数，此时引导患者进入训练状态；引导方式作为一种实施例，包括：线条-图形追踪，阅读引导以及光栅变化等辅助图像动态变化方式，辅助图像的运动变化线路根据视野中心偏移值设定，具体设定方式如下：
ΔX＝D×tanθx
ΔY＝D×tanθY
其中D为屏幕图像距眼底距离；
θX为最佳注视点距视野中心的X方向角度值；
θY为最佳注视点距视野中心的Y方向角度值；
在暗点边缘通过辅助图像的变化，引导眼球转动，借此将需要让患者看到的图像落在边缘视野中最佳的视网膜注视点。
本发明的训练方法在中心缺损视野位置偏移后，图像距眼底视网膜距离增大，导致出现视物模糊，通过常规远近视配镜方案改善，如图3所示。基于原先的矫正镜片操作时，在人眼底部中会形成成像点前移现象，新视野图像处于视觉细胞上方，形成屈光不正，也就是常说的近视效果，借此电子训练辅助设备需要根据偏移值适配不同程度的近视镜片，矫正其因为眼球成像轴距加长所带来的屈光不正，以达到较好的效果。
步骤四，图像调整；
a)在训练过程中，通过眼动传感器采集眼球转动角度以及维持时间，将采集角度与测算视野最佳注视点位置规定值进行比较，根据差值对辅助引导***和图像调整***进行调节，当眼球转动角度大于规定值时，减弱引导***，增强图像对比度，将患者的注意力更多转移到外界真实图像上；当眼球转动角度小于规定值时，增强引导***，包括增强引导标记效果、延长标记移动距离，降低图像对比度，将患者注意力更集中于引导标记上；图像对比度分别设置有10％，20％，30％，40％...100％档位，根据患者具体情况来测试并调整具体模式，其中100％为原始图像画面对比度；
b)处理器记录眼球转动维持时间，随着维持时间的延长或缩短减少引导***的介入时间，维持时间3秒以上记为一次有效数据，3秒以内数据不做为训练考证；
c)依据患者中心视野缺损的眼对数，辅助引导***进行区分引导；若双目均存在中心视野缺损时，需左右眼分别测试视野最佳注视点，训练***内的电子屏对左右眼不同运动路径的辅助标记，如图4所示；若仅单目存在中心视野缺损时，健眼位置辅助标记居中闪烁，训练眼中位置辅助标记依据最佳注视点偏移值进行移动，如图5所示。
以下通过具体的案例描述本发明的训练方法；
实施例1：
一种基于左眼视力不可见、右眼视野中心损伤范围0.6°的边缘视野训练方法，具体实施方法如下：
测量患者右眼中心视野的损伤范围，患者左眼不可见，右眼中心损伤视野在0.6°以内，仍可用旁中心凹注视区域；左眼视力＜0.05，右眼视力为0.8，黄斑中心外部剩余部分可用，根据所测量最佳视网膜注视点，位置落在据黄斑中心θX为+0.9°，θY为-1.1°位置，患者的训练距离据画面显示1m位置，根据公式计算：
△X＝1000×tan 0.9°＝15.7mm；
△Y＝1000×tan 1.1°＝19.2mm；
根据角度落点，△X为负向移动，△Y为正向移动。设定辅助引导图标的屏幕位置△X轴位变化为-15.7mm，△Y轴位变化为+19.2mm，屏幕图像画面做降低对比度处理，引导图标的变化顺序为从X轴移动后，继而从Y轴移动，移动速率根据患者的视线跟随状况进行调整，此处设置为10mm/s，引导到视野最佳注视点后，引导点闪烁2秒后重新从原点开始运动，训练控制在每天1小时，训练周期为1个月，形成固定视力后逐步减弱引导效果，增强图像对比度；训练完成后，患者中心视野改良，视力由0.8降为0.6，视野提升，仅在左上角存留部分暗点，右眼呈微内斜视。
实施例2：
一种基于双眼视野中心损伤的边缘视野训练方法，具体实施过程如下：
分别测量患者左右眼的中心视野损伤范围，左眼中心视野损伤程度稍轻，范围在0.3°以内，仍可用旁中心凹注视区域；右眼中心视野损伤范围在2.3°以内，需用黄斑旁注视区域；左眼残余视力0.8，右眼残余视力0.6；对于双眼均患有中心损伤的患者优先训练较好眼，测量左眼最佳视网膜注视点，θX位置为+0.5°，θY为+0.4°，患者的训练距离据画面显示1m位置，屏幕图像画面做降低对比度处理，根据公式计算：
△X＝1000×tan 0.5°＝8.7mm；
△Y＝1000×tan 0.4°＝7.0mm；
根据角度落点，△X为负向移动，△Y为负向移动，设定辅助引导图标的屏幕位置X轴位变化为-8.7mm，Y轴位变化为-7.0mm，引导图标的变化顺序为从X轴移动后，继而从Y轴移动，移动速率根据患者的视线跟随状况进行调整，此处设置为20mm/s，引导到视野最佳注视点后，引导点闪烁2秒后重新从原点开始运动，训练控制在每天1小时，训练周期为15天，形成固定视力后逐步减弱引导效果，增强图像对比度；此时开始测量右眼视网膜注视点，由于患者右眼用旁黄斑注视时，视力会有大幅下降，会存在难以区分的问题，需多次测量，测量完成后最佳注视点为θX偏移-3.5°，θY偏移+3.3°，患者保持训练距离据画面显示1m位置，屏幕图像画面做降低对比度处理，根据公式计算：
△X＝1000×tan 3.5°＝61.1mm；
△Y＝1000×tan 3.3°＝57.6mm；
根据角度落点，△X为正向移动，△Y为负向移动，设定辅助引导图标的屏幕位置，△X轴位变化为+61.1mm，△Y轴位变化为-57.6mm，引导图标的变化顺序为从X轴移动后，继而从Y轴移动，移动速率根据患者的视线跟随状况进行调整，此处设置为5mm/s，引导到视野最佳注视点后，引导点闪烁2秒后重新从原点开始运动，训练控制在每天3小时，训练周期为2个月；训练完成后患者双眼中心视野改善明显，除右眼存在明显的视力下降外，由0.6降为0.3，左眼的视力无明显下降，左右眼均存在斜视现象。
由以上两个案例可知通过本发明的边缘视野训练，患者中心视野改良效果明显，视野得到明显提升。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征在于，包括：将画面输 入的眼部扫描设备，获取外界实时图像的摄像头，向患者显示外界实时图像画面的电子屏，监测患者眼球转动角度和维持时间的眼部传感器，调整画面的控制手柄，连接各个部件并进行数据处理的处理器；所述眼部扫描设备包括：激光扫描眼底镜、光学相干断层扫描或微视野计；所述眼部传感器包括：非接触类数字摄像头、眼动仪或接触类眼部动作监测仪；
基于视野中心损伤的边缘视野训练的方法，包括如下步骤： 步骤一，数据测试；
a）使用眼部扫描设备对患者的视网膜注视点和暗点进行定位；
b）待获取到中心视野缺损患者的最佳视网膜注视点后，在设备图像处理器上计算最佳视网膜注视点距中心凹视力中心的偏移值，以视野中心为坐标轴原点，分别标记为△X 和△Y，通过设备设定的动态引导方式将成像点中心坐标变为（△X，△Y）；
步骤二，患者监测；数据测试完成后，导入到训练设备的***中，处理器通过摄像头获取外界实时图像，根据测算数据辅助引导***生成初步的引导数据和图像参数，引导患者进入训练状态，辅助图像的运动变化线路根据偏移值设定，患者看到的图像要落在边缘视野中最佳的视网膜注视点；
步骤三，图像调整；
a）在训练过程中，通过眼动传感器采集眼球转动角度以及维持时间，将采集角度与最佳视网膜注视点进行比较，根据差值对辅助引导***和图像调整***进行调节，当眼球转动角度大于规定值时，减弱引导***，增强图像对比度，将患者的注意力更多转移到外界真实图像上；当眼球转动角度小于规定值时，增强引导***，包括增强引导标记效果、延长标记移动距离，降低图像对比度，将患者注意力更集中于引导标记上；
b）记录眼球转动维持时间，随着维持时间的延长或缩短减少引导***的介入时间，维持时间 3 秒以上记为一次有效数据，3秒以内数据不做为训练考证；
c）依据患者中心视野缺损的眼的个数，辅助引导***进行区分引导；若双目均存在中心视野缺损时，需左右眼分别测试最佳视网膜注视点，训练***内的电子屏对左右眼不同运动路径进行辅助标记；若仅单目存在中心视野缺损时，健眼位置辅助标记居中闪烁，训练眼中位置辅助标记依据最佳注视点偏移值进行移动。
2.根据权利要求1所述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征 在于，所述处理器包括：支持图像信号和控制信号处理的 CPU、MCU 或 FPGA。
3.根据权利要求1所述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征在于，步骤一，数据测试中 a）使用眼部扫描设备对患者的视网膜注视点和暗点进行定位的具体方法是：若患者无法固视目标的中心暗点，则测量其视野偏移角度自动追踪并在训练仪器中补偿眼球运动造成的眼底位置偏移，在非中心注视的条件下实现中心暗点和视网膜注视点的定位。
4.根据权利要求1所述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征在于，所述步骤二，患者监测中的引导的方式包括：线条-图形追踪，阅读引导，光栅变化。
5.根据权利要求1所述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征在于，所述步骤二，患者监测中的辅助图像的运动变化线路具体的设定方式如下：∆X = D × tanθx ∆Y = D × tan θY，其中D为屏幕图像距眼底距离；θX为最佳注视点距视野中心的 X方向角度值；θY为最佳注视点距视野中心的Y方向角度值。
6.根据权利要求1所述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征在于，所述图像对比度分别设置有10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%档位，其中100%为原始图像画面对比度。
7.根据权利要求1所述的一种基于视野中心损伤的边缘视野训练设备，其特征在于，患者使用边缘视野训练设备时要根据偏移值适配近视镜片。
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