学术速递｜基于扩展现实的眼镜式可穿戴视觉训练系统在黄斑裂孔术后患者康复中的应用

¹ 武汉大学人民医院眼科中心，武汉 430060

² 深圳视力棒医疗科技有限公司，深圳 518055

³ 武汉大学人民医院胃肠外科，武汉 430060

通信作者：袁静，Email：xyj711@163.com

黄斑裂孔是指黄斑中心区域视网膜上皮层的组织缺损，一旦裂孔发展到全层，患者会出现中心视力减退和中心暗点，从而显著影响患者的生活质量^[1]。手术是目前临床上治疗黄斑裂孔的唯一方式，但部分患者术后的中心视功能仍难以恢复，表现为中心暗点、视物变形等。既往研究表明，借助微视野计，通过生物反馈训练(biofeedback training，BFT)有目的反复训练黄斑中心凹旁优选视网膜位点(preferred retinal localization，PRL)或受训视网膜位点(trained retinal localization，TRL)，能将视觉系统训练到一个新的功能状态，进而促进视网膜－大脑的信息传递，实现视觉重塑，改善黄斑裂孔术后中心视力损伤患者的视觉功能^[2,3,4]。但微视野计的应用场景目前仅在医院，行动不便或特殊时期有需求的患者可能很难长时间坚持往返医院，导致训练后长期效果回退。近年来，随着头戴式显示器和大数据分析技术的迅速发展，有望开发出小型化的可穿戴设备，以方便患者居家训练，可为中心视力损伤患者的主动视觉康复训练提供一种新的技术手段。本研究团队前期开发了一款基于扩展现实(extended reality，XR)的眼镜式视觉康复训练设备^[5]，该设备具备智能化、便携化及小型化的可穿戴效果，借助XR眼镜可实现数字化视野检测及BFT。本研究拟评价该设备短期使用对黄斑裂孔术后患者的康复效果，为其临床应用提供参考依据。

1.1 一般资料

采用自身对照研究方法，于2022年10月至2024年3月在武汉大学人民医院眼科中心连续招募黄斑裂孔术后单眼低视力患者11例11眼作为研究对象。其中男7例，女4例；年龄42~67岁，平均(56.27±8.70)岁；裂孔大小直径为347~762 μm，平均(608.66±173.51)μm；术后时间0.6~20年。纳入标准：(1)视力≤0.3，且眼部病情稳定；(2)有一定的电子产品使用基础；(3)有康复需求并愿意配合此项研究者。排除标准：(1)有黄斑区出血、水肿和活动性病灶；(2)有其他眼部疾病，如高度近视、糖尿病视网膜病变、眼外伤等；(3)双手活动障碍者；(4)有其他影响阅读的不适症状，如头痛等；(5)有语言障碍及智力障碍者。11例患者中除1例黄斑裂孔术后20年裂孔未愈合不接受再次手术者，其余10例患者手术后裂孔均愈合。11眼术后LogMAR视力为0.85±0.28，较术前的1.06±0.27明显提高，差异有统计学意义(t＝5.889，P<0.001)。本研究遵循《赫尔辛基宣言》，研究方案经武汉大学人民医院医学伦理委员会批准(批文号：WDRY2024-K263)，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 视觉康复训练干预措施

采用自主研发的视觉康复训练镜LOOKBON T10对受训者进行BFT( 图1A )，具体康复训练干预措施如下：(1)视野  主要检查中心10°范围内的视野。由系统给出设定位置和亮度的视标投射到XR眼镜，根据患者是否看到视标做出应答反应，系统根据交互结果自动分析并给出检测结果。一般情况下，当视力≥0.1，选择Ⅲ级光标；当视力≤0.05时，可考虑Ⅳ级光标；视力为指数时，可考虑选择Ⅳ级或Ⅴ级光标。对老年人、视物模糊严重等情况，可考虑增大光标等级。(2)PRL位点确定  根据测试结果，找出和选择PRL点，并确定TRL点，将选定位点转化为训练时的靶点坐标(x，y)，并根据患者的个体情况调整棋盘格的边长、密度、闪烁频率、角度、固视等级等参数，其中固视等级即红白闪烁"停留时长"，应用程序内改为"固视等级"，可选1~10 s。(3)TRL位点确定  通过BFT选定TRL后，进行动态棋盘格固视训练，棋盘格的注视停留时间、闪烁频率、红色棋盘格停留时间由视野监测情况设定。参考患者的个体情况调整参数，一般先慢后快、先大后小、先易后难。当患者寻找TRL点，看到棋盘格红色闪烁的位置变化，按键选择( 图1B )。

1.2.2 推荐训练方法

一般使用大小为4°、空间频率为1°的棋盘格，具体根据患者视觉情况调整参数，以便患者寻找到刺激靶标( 图2 )。每天训练1 h，分4~6次，每次10~15 min，连续3个月；完成1个疗程的训练后，对患者的视觉康复效果进行分析。

1.2.3 视觉康复训练效果评价

分析内容包括视觉功能评估，如最佳矫正视力(best corrected visual acuity，BCVA)、视网膜敏感度、有效注视率、固视稳定性、视物变形度、阅读速度等，以及视觉相关生活质量评分量表(CVRQoL-25)。评估内容由系统平台测试后自动分析数据。(1)BCVA  使用Snellen标准视力表对患者训练前后的BCVA进行检测，将结果转换为LogMAR视力进行比较。(2)视网膜敏感度  在系统10°视野范围内，计算各检查点的光敏度平均值，以评估视网膜的平均光敏感度。(3)有效注视率  在选择视标方向时，如果选对则给1个表示答对的声音，选对次数加1，如果选错则给1个表示答错的声音。有效注视率＝选对次数/变化总次数×100%。(4)固视稳定性  在注视训练过程中，不断改变红白色区域的位置，每个位置停留1~10 s，通过用户选择方向的正确率，评估注视效果，计算固视稳定性。固视稳定率＝选对次数×固视等级/训练时长×100%。(5)阅读速度  使用系统平台设置的标准字体阅读屏测量患者训练前后的阅读速度(个/min)。(6)视物变形度  采用M-chart表计算视物变形度^[6]，较Amsler表其更能量化患者视物变形的程度。本研究中，受试者在屈光矫正状态下，通过视觉训练系统平台进行M-chart双线型视物变形度测试。检测时，受检眼分别对显示图中的垂直变形度(vertical metamorphopsia，MV)和水平变形度(horizontal metamorphopsia，MH)进行评估，系统将自动记录并计算出相应的变形度数值。(7)视觉相关生活质量评价　CVRQoL-25可用于日常视功能的量化评估，反映日常生活中的功能性视力状态^[7]。通过系统平台设置的评分量表评价训练前后视觉相关生活质量变化。

1.3 统计学方法

采用SPSS 24.0统计学软件进行统计分析。计量资料数据经Shapiro-Wilk检验证实呈正态分布，以表示，采用配对t检验比较训练前后各指标差异。计数资料数据以频数表示。P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 训练前后BCVA比较

患者训练后的LogMAR视力为0.69±0.19，较训练前的0.85±0.28明显提高，差异有统计学意义(t＝5.253，P<0.001)。

2.2 训练前后视网膜敏感度、有效注视率和固视稳定率比较

患者训练后视网膜敏感度、有效注视率和固视稳定率分别为(21.61±2.75)db、(92.43±4.06)%和(93.09±4.31)%，较训练前的(17.71±3.17)db、(31.83±19.05)%和(32.35±19.12)%明显改善，差异均有统计学意义(t＝－5.987、－11.561、－12.003，均P<0.001)( 图3 ， 图4 )。

2.3 训练前后阅读速度比较

患者训练后的阅读速度为(104.82±21.85)个/min，较训练前的(69.64±20.17)个/min明显提高，差异有统计学意义(t＝－11.682，P<0.001)。

2.4 训练前后MV和MH比较

患者训练后MV和MH分别为(0.29±0.20)°和(0.21±0.24)°，较训练前的(0.44±0.24)°和(0.43±0.41)°明显减轻，差异均有统计学意义(t＝9.238、4.068，均P<0.01)。

2.5 训练前后视觉相关生活质量评分比较

患者训练后的CVRQoL-25评分为(1 193.18±229.43)分，较训练前的(947.73±203.86)分显著提高，差异有统计学意义(t＝－11.687，P<0.001)。

视觉训练是低视力康复的重要手段和有效途径^[2]。对于如黄斑裂孔等黄斑疾病引发的中心视力损伤患者，通过视觉刺激来训练或改善部分视网膜以完成视觉任务的主动视觉康复模式将为中心视力损伤的低视力患者提供创新性的治疗方式。近年来，临床上常用的主动视觉康复设备是微视野计，但微视野计的使用需要患者往返于医院，应用场景可能受限。在BFT训练中，PRL/TRL的定位是训练的关键^[8,9,10]，其受多种因素影响，如年龄、疾病类型、光照条件、阅读习惯、BCVA、暗点的位置及大小、固视稳定性等，临床上难以简单决定PRL/TRL位置。在某种程度上，PRL的定位可能并不总是最有效的位置^[11]，在不同的视觉任务中可能表现为不同的PRL。因此，在视觉康复中需要充分考虑患者的个体化特征，根据临床经验慎重选择，通过多次的反复重复刺激，才可能实现最佳的训练效果。

本研究中所用的视觉训练设备是XR眼镜式，使用便携、经济、易操作，方便居家、旅行等随时使用，患者佩戴稳定，头部和眼镜成为一体，从而保持患者头部固定，使患者能按照指定方向的要求转动受训眼，有利于保持靶点位更长的固视时间。这种XR训练眼镜集成安装红外照明器和眼动摄像头，通过信号接口与移动端连接，由移动端的应用软件有效实现数字化动态视野测试、PRL/TRL定位与BFT。其中视野检测程序优选视野计对应的10-2策略，由系统在10°视野范围内给出设定位置和亮度的视标投射到XR眼镜，根据患者是否看到视标做出应答，系统根据交互结果给出检测结果，并自动生成可视化数据图表，计算出视网膜敏感度。PRL/TRL定位是实现低视力康复的主要基础，由眼科医师和验光师参考患者眼底图像、视野图、眼位、立体视和融像等因素进行判断和设置，将选定的靶点位置通过管理平台设置下发。确定靶点位后，受试者通过设备设置的棋盘格为固视目标进行声光联合刺激BFT，这种主动闪烁模式刺激和轻快的音乐为患者带来良好的训练体验。在训练时，训练参数可以根据患者的视觉状态进行个性化选择。关于训练方法目前尚无统一规定。2020年，Sborgia等^[4]报道了13例黄斑裂孔术后患者MP-1康复训练情况，其训练方法分为第1个训练周期12周，每周3次，每次10 min，6个月后第2个训练周期4周，每周1次，每次10 min，发现训练者较未训练者视功能有明显提高。2023年发布的《中国黄斑病变低视力患者康复训练的专家共识》中推荐的方法是每周2次，每次15 min，认为一般10次可有效达到稳定的偏中心注视^[3]，但这些都是基于微视野计的训练方法推荐。因为本研究中设备的可穿戴性，患者的训练时长可更长、更易持续，考虑给予12周的训练周期可能获得更稳定的偏心注视。当然，随着可视化数据的积累，借助人工智能XR交互核心算法技术分析，将可能显著提高TRL靶点预测的准确性，从而优化不同疾病患者的最佳训练方法，尽可能实现患者最佳的训练效果。

视觉康复效果评估包括BCVA、视网膜敏感度、有效注视率、固视稳定性、视物变形度、阅读速度以及CVRQoL-25量表等，可通过系统平台自动测试出结果并分析。其中，视网膜敏感度由系统进行视野检测时计算得到，可在一定程度上反映视网膜功能变化。有效注视率和固视稳定性在TRL训练结束时自动生成数据，分值越高，反映注视越集中稳定。本研究将该设备应用于黄斑裂孔术后低视力患者的视觉训练，结果显示11例患者训练1个疗程后视功能和生活质量较训练前均有不同程度提高，视物变形减轻，其中1例黄斑裂孔术后裂孔未愈20余年的患者视力、视野改善尤为明显，可能与裂孔未愈患者中心视力极差，训练后旁中心区视功能被激活有关。

目前，有关BFT相关研究报道较少，更缺乏大样本的随机对照研究，不同研究对视觉康复训练的有效性还存在一定争议，市面上也缺乏便捷的视觉康复训练设备。本研究显示该训练设备对11例单眼黄斑裂孔术后视功能恢复不佳的患者有效，该设备最大的优势在于操作简单、可穿戴、可随时随地开展训练，避免了往返医院的不便，且应用程序后台可实时监测患者的训练和康复状态，通过验光师、健康管理师、康复咨询师实时指导患者训练过程和调整训练靶点，有望达到患者训练的最优化。但本研究为设备应用的初期阶段，样本量小，观察时间不够充分，评价指标不够完善，下一步将逐步扩大样本量和适应证，开展随机对照研究，更深入地研究和验证设备的有效性，并进一步改进和完善设备性能，为黄斑疾病患者的视觉康复提供一种新的技术手段。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明  袁静：设计试验、指导研究、论文撰写及定稿；王兴昌：设备的制备和维护、收集数据、分析和解释数据、论文修改；孙锡全、焦辉广：设备的制备和维护、收集数据、分析和解释数据；王倩、俞建雄：数据统计、分析和解释数据；涂碧玥：实施研究、数据统计、分析和解释数据；严茜茜、赵振、童艳霞、张书文：实施研究、收集数据

参考文献（略）