專利名稱：用于鍛煉人類視力的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鍛練人類視力的方法和裝置。具體地，本發(fā)明涉及一種方法和裝置，通過利用光學(xué)刺激物刺激人類的視力系統(tǒng)，就可以改變需要進(jìn)行視力改善或矯正的鍛練的人們的視力性能。
人類視力系統(tǒng)的損傷可能是因青少年時(shí)期的視力系統(tǒng)發(fā)育不完全或受到損傷引起的，也可能是由于一個(gè)人年齡的增長而形成的連續(xù)性的和自然的退化所引起，也可能或多或少是疾病或事故等嚴(yán)重影響視力系統(tǒng)的突然的退化所引起。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過對他們的視力系統(tǒng)進(jìn)行一段專門的有規(guī)律的鍛練，基本上可以改善兒童的視力，例如在斜視的情況中。另一方面，對于由于某些原因而使視力受到損傷的人，通過針對引起視力系統(tǒng)損傷的原因而采用的專門鍛練，可以停止損傷的發(fā)展或者甚至改善他們的視力。本發(fā)明意在提供一種方法和裝置，用于在所有可能的損傷的情況下鍛練和改善人們的視力，其中向需要改善視力的人的視力系統(tǒng)提供光學(xué)刺激物可以保證成功地除去造成損傷的原因和/或提高他/她的性能。
近年來已經(jīng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來訓(xùn)練人類大腦的智力功能。例如，作為范例現(xiàn)有技術(shù)報(bào)導(dǎo)了利用計(jì)算機(jī)訓(xùn)練治療語言學(xué)習(xí)受損的兒童的暫時(shí)性處理缺陷的方法(M.M.Merzenich等人的Temporal processing deficits oflanguage-learning impaired children ameliorated by training，Science271-81(1996))。但是，不清楚這種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的訓(xùn)練是否能夠有助于大腦損傷后的其他感覺形態(tài)例如視力功能。
由于中風(fēng)或外傷導(dǎo)致的腦損傷通常會(huì)損壞視力功能?；颊咄ǔ适б话胍曇爸械囊暳Χ硪话胪ǔ１３植皇軗p傷。通常認(rèn)為這種部分失明是不可治愈的，因?yàn)殚L期以來占統(tǒng)治地位的論點(diǎn)是正常的視力需要高度特殊的神經(jīng)組織(D.H.Hubel，T.N.Wiesel，Receptive fields，binocular interaction andfunctional architecture in the cat’s visual cortex，J.Physiol.106-154(1962))。盡管神經(jīng)組織中的這種特殊性，但是，受傷的視力系統(tǒng)中存在一定程度的可塑性(U.Eysel，O.J.Gruesser，Increased transneuronal excitation of the lateralgeniculate nucleus after acute deafferentation，Brain Res.158，107-128(1978)；J.H.Kaas等，Reorganization of retinotopic cortical maps in adult mammals afterlesions of the retina，Science 248，229-231(1990)；C.D.Gilbert，T.N.Wiesel，Receptive field dynamics changes in adult cerebral cortex，Nature356，150-152(1992))。動(dòng)物(J.Sautter，B.A.Sabel，Recovery of vision despiteprogressive loss of retrogradely labelled retinal ganglion cells after optic nervecrush，Europ.J.Neurosci.5，680-690(1993)；B.A.Sabel，E.Kasten，M.R.Kreutz，Recovery of vision after partial visual system injury as a model ofpost-lesion neuroplasticity，Adv.Neurol.73；251-276(1997)；T.N.Wiesel，D.H.Hubel，Extent of recovery from the effects of visual deprivation in kittens，J.Neurophysiol.28，1060-1072(1965)；K.L.Chow，D.L.Steward，Reversal ofstructural and functional effects of long-term visual deprivation in cats，Exp.Neurol.34，409-433(1972))和人(H.L.L.Teuber，W.S.Battersby，M.B.Bender，Visual field defects after penetrating missile wounds of the brain，Cambridge，Mass.，Harvard University Press(1960))的受損視力的功能可以本能地恢復(fù)到一定的程度。成人視力系統(tǒng)損傷后的至少一部分神經(jīng)的本能的可塑性是由于損傷之后視網(wǎng)膜或皮層中的大面積的可以接受的范圍內(nèi)的重新組織(U.Eysel，O.Gruesser，loc.Cit.；J.H.Kaas等，loc.cit.)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)公開了用來改善大腦受傷的猴子(A.Cowey，Perimetric study of field defects in monkeys after cortical and retinal ablations，Quart.J.Exp.Psychol.19，232-245(1967))和人(J.Zihl，Zur Behandlung vonPatienten mit homonymen Gesichtsfeldstrngen，Z.Neuropsychol.2，95-101(1990)；E.Kasten，B.A.Sable，Visual field enlargement after computer trainingin brain damaged patients with homonymous deficitsan open pilot trial，Restor.Neurol.Neurosci.8，113-127(1995))的視力功能的鍛練方法。但是，通常認(rèn)為這種鍛練不能改善人們的視力。不過，經(jīng)過一些觀察后建議，具有視力系統(tǒng)損傷的人們通過視力鍛練后受益。
Zihl(loc.cit.)等人研究后第一個(gè)發(fā)現(xiàn)視力鍛練可以對人們有積極的效果，他們發(fā)現(xiàn)在同一視網(wǎng)膜位置中的視力刺激物的重復(fù)作用和增大閾值的措施，導(dǎo)致具有視野缺陷的人的視野邊界的小量擴(kuò)張。但是，這種條件中重復(fù)的測試需要一個(gè)實(shí)驗(yàn)員來對被鍛練的人進(jìn)行鍛練，即，這種方法不能由個(gè)人獨(dú)立使用。因此，對于患者和實(shí)驗(yàn)員都特別消耗時(shí)間。
為了克服現(xiàn)有視力刺激物的這種人工途徑，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了幾種裝置，利用它們可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測試。盡管它們的功效只在幾個(gè)單獨(dú)的個(gè)體上表現(xiàn)出來并且從來沒有進(jìn)行嚴(yán)格的有計(jì)劃的臨床試驗(yàn)，但已經(jīng)聲稱這些方法可以改善視力功能。但是，因?yàn)檫@些現(xiàn)有技術(shù)中的裝置太復(fù)雜以至于不能使用以及應(yīng)用中效率低，所以它們在臨床實(shí)踐中還沒有得到廣泛的接受。
例如，在授予Schmielau的德國專利No.DE-U 93 05 147的文獻(xiàn)中，描述了一種由大尺寸的半球狀半個(gè)反射罩構(gòu)成的用來鍛練人們視力系統(tǒng)的裝置。這里，將多列小電燈泡設(shè)置在一個(gè)大直徑的半圓中。通過依次點(diǎn)亮彼此緊密設(shè)置的所述電燈泡產(chǎn)生光刺激物，使得它們以相對于已經(jīng)視力地固定的中心的不同偏心率刺激該視野。雖然這種裝置可以在全部范圍內(nèi)對整個(gè)視野進(jìn)行評估和鍛練，但存在的幾個(gè)缺點(diǎn)使得它不可能廣泛地使用。這些缺點(diǎn)是(1)它的尺寸，(2)視力刺激物可以出現(xiàn)的不可變化的位置，和(3)沒有任何教導(dǎo)根據(jù)剩余的視力功能進(jìn)行鍛練。由于缺少作用策略，Schmielau的現(xiàn)有技術(shù)裝置的使用需要較長的時(shí)間周期。此外，鍛練所使用的半個(gè)反射罩不能用于家中。
從所述文獻(xiàn)的圖4中可以看出Schmielau的發(fā)明的局限性。如在經(jīng)典的教科書中也可以看到的，人們的視力系統(tǒng)由或者完好的或者受損的區(qū)域表示。沒有提到可以在受損的區(qū)域、剩余的視力功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行視野鍛練。
有人可能認(rèn)為可以使用計(jì)算機(jī)來替代這種大尺寸的不實(shí)用的裝置，但Schmielau(loc.cit.)認(rèn)為這不能。
因此，由于清楚地陳述了計(jì)算機(jī)控制的鍛練不能用于視野鍛練的目的，所以所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員總是拒絕使用計(jì)算機(jī)。
與現(xiàn)有技術(shù)中的通常期望相反，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)用于人類視力功能的計(jì)算機(jī)控制的鍛練方法可以對鍛練效果的改善做出相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。因此，開發(fā)了已經(jīng)在其他處公開的計(jì)算機(jī)程序(E.Kasten，B.A.Sabel，Visual fieldenlargement after computer training in brain damaged patients withhomonymous deficitsan open pilot trial.Restor.Neurol.Neurosci.8，113-127(1995))。使用計(jì)算機(jī)控制的裝置的基本優(yōu)點(diǎn)在于它更小并且它可以連續(xù)地記錄人的表現(xiàn)。但是，由Kasten等人(loc.cit.)描述的程序?qū)⒋碳の镆噪S機(jī)的順序作用在計(jì)算機(jī)屏幕上，而沒有考慮個(gè)人在視力方面的實(shí)際性能。因此，鍛練是耗費(fèi)時(shí)間的和低效率的，盡管在早期的飛行員鍛練中這種方法已經(jīng)表現(xiàn)出有效果。
在由Kasten等人(1997，loc.cit.)出版的論文中已經(jīng)描述了該程序。例如，“Sehtra”代表位于視野的所有部分中的亮度變化的小的光刺激物，但它不適合于位于不同視野扇區(qū)中的人的實(shí)際性能。它注意到通過監(jiān)視器的預(yù)定的扇區(qū)使刺激物隨機(jī)地出現(xiàn)在人的視野上，而沒有考慮損傷的實(shí)際情況和部分視力系統(tǒng)損傷或具有剩余的視力功能的部位(所謂的“過渡區(qū)”)。
由于這一點(diǎn)，接受鍛練的人不得不對他們實(shí)際上完好視野中的刺激物訪問區(qū)域起反應(yīng)。結(jié)果，患者花費(fèi)了許多沒有有益治療效果的時(shí)間。這種條件對患者提出了不必要的時(shí)間和耐心要求。因此已經(jīng)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)厭倦和缺少動(dòng)力。
為了克服上述限制，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于鍛練人們視力的方法和裝置，這避免了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。另外，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于鍛練人們視力的方法和裝置，將保持剩余的視力功能或者僅僅是部分損壞了自然視力或者自然視力保持在高的質(zhì)量水平的地方(所謂的“過渡區(qū)”)，看成患者視力系統(tǒng)的鍛練區(qū)域。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種用于鍛練人們視力的方法和裝置，使患者的視野延伸到所述過渡區(qū)，和在患者的視力嚴(yán)重受損的情況下所述過渡區(qū)延伸到視力系統(tǒng)的基本完全受損的區(qū)域中。另外，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于鍛練人們視力的方法和裝置，不僅可以在有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)員的指導(dǎo)下在通常的訓(xùn)練中心中使用而且可以由患者自己在私人環(huán)境中使用。
令人驚訝的是，通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了上述目的。發(fā)明人提出一種新方式，由此將視力刺激物作用在簡單的裝置上，用來向患者的視力系統(tǒng)發(fā)射光學(xué)刺激物。
在非常普通的情況中，本發(fā)明涉及一種方法，用來通過向所述患者作用光學(xué)刺激物來鍛練人的視力系統(tǒng)，所述刺激物作用在所述患者的完好視野內(nèi)的區(qū)域中和所述患者的完好視野外的區(qū)域中，后一個(gè)區(qū)域包括待鍛練的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)所述后一個(gè)區(qū)域中的視力的改善，所述方法包括步驟——查找和限定一個(gè)位于患者的視力系統(tǒng)中的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域(“過渡區(qū)”)；——限定一個(gè)位于所述過渡區(qū)內(nèi)的鍛練區(qū)域；——通過將視力刺激物作用給患者的視力系統(tǒng)，鍛練患者的視力系統(tǒng)，所述視力刺激物的大部分位于所述過渡區(qū)內(nèi)或附近；——記錄患者視力系統(tǒng)的特征的變化；
——根據(jù)所述變化調(diào)整刺激物在所述過渡區(qū)上出現(xiàn)的位置和輪廓；和——連續(xù)重復(fù)前面的步驟，使得患者的完好的視野延伸到所述過渡區(qū)中，和所述過渡區(qū)延伸到視力損傷更嚴(yán)重的區(qū)域中或剩余視力功能更弱的區(qū)域中或視力系統(tǒng)基本完全損壞的區(qū)域中。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種用于鍛練患者的視力系統(tǒng)或視力的裝置，該裝置可以執(zhí)行上面所述的鍛練方法。該裝置主要包括——中央數(shù)據(jù)處理裝置，用來記錄、存儲、處理和發(fā)出來自該設(shè)備的其它裝置的數(shù)據(jù)；——至少一個(gè)視力刺激物發(fā)射裝置；——可以固定患者視野的固定位置點(diǎn)裝置；——輸入裝置，用來輸入患者對感覺到的視力刺激物的反應(yīng)；——控制裝置，用來依照患者對感覺到的光學(xué)刺激物反映出的表現(xiàn)，控制所述至少一個(gè)光學(xué)刺激物作用裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述裝置能夠執(zhí)行步驟——查找和限定一個(gè)位于患者的視力系統(tǒng)中的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域(“過渡區(qū)”)；——限定一個(gè)位于所述過渡區(qū)內(nèi)的鍛練區(qū)域；——通過將視力刺激物作用給患者的視力系統(tǒng)，鍛練患者的視力系統(tǒng)，所述視力刺激物的大部分位于所述過渡區(qū)內(nèi)或附近；——記錄患者視力系統(tǒng)的特征的變化；——根據(jù)所述變化調(diào)整刺激物在所述過渡區(qū)上出現(xiàn)的位置和輪廓；和——連續(xù)重復(fù)前面的步驟，使得患者的完好的視野延伸到所述過渡區(qū)中，和所述過渡區(qū)延伸到視力損傷更嚴(yán)重的區(qū)域中或剩余視力功能更弱的區(qū)域中或視力系統(tǒng)基本完全損壞的區(qū)域中。
因此，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特征在于，通過使得刺激物的作用突出地發(fā)生在損壞的視力區(qū)域或具有剩余的視力功能的區(qū)域或部分視力系統(tǒng)損壞區(qū)域，即，是準(zhǔn)備進(jìn)行鍛練的區(qū)域的過渡區(qū)中，并且顯著地降低或者甚至避免完好的視野內(nèi)的刺激物的作用來進(jìn)行鍛練，從而，可以比現(xiàn)有技術(shù)更有效地改善患者的視力。
關(guān)于這些特征，本發(fā)明不同于Kasten等人(1997；loc.cit.)描述的現(xiàn)有技術(shù)中的方法和裝置，后者沒有公開對接受鍛練的人的視力系統(tǒng)的剩余性能的連續(xù)監(jiān)視。此外，Kasten的裝置保持恒定的視野鍛練區(qū)域，在已經(jīng)治愈的區(qū)域或根本沒有受損的區(qū)域上反復(fù)地刺激。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的裝置不根據(jù)患者的實(shí)際情況作用刺激物。在所述裝置中，在經(jīng)歷了一些鍛練的收益后，已經(jīng)治愈的區(qū)域仍然連續(xù)地進(jìn)行鍛練，盡管根本不再需要。因此，現(xiàn)有技術(shù)中公開的視力作用范例都是費(fèi)力的、花費(fèi)時(shí)間和大部分不需要的。事實(shí)上，受到鍛練的患者已經(jīng)抱怨現(xiàn)有技術(shù)的鍛練太長和令人厭倦。
此外，利用現(xiàn)有技術(shù)的方法不能檢測和專門鍛練“僅僅”受損傷的區(qū)域或具有剩余的視力功能或部分視力系統(tǒng)受損傷的區(qū)域。由于這種耗費(fèi)時(shí)間的鍛練，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，早已感覺到需要一種接受光學(xué)刺激物作用的范例，其持續(xù)的時(shí)間更短和它的使用更有效。在本發(fā)明中，我們由此提出一種視力系統(tǒng)鍛練方法和裝置，采用連續(xù)監(jiān)視需要鍛練視野的患者的反應(yīng)和僅僅刺激視力系統(tǒng)的“僅僅”受損視力或部分受損的這些區(qū)域的創(chuàng)新的步驟。
因此，根據(jù)本發(fā)明，我們提出了一種更有效的途徑，將視力刺激物集中作用到視野的這些區(qū)域，在這些區(qū)域中可以期望更有效的恢復(fù)。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)裝置的限制，根據(jù)本發(fā)明我們現(xiàn)在提出首先查找、限定和表征出受損，即，視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域。至此以下視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的這些區(qū)域簡稱為過渡區(qū)(參見

圖1)。例如對于視力例如側(cè)面視力變得越來越受限制的年歲大的人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種過渡區(qū)。還可以在視力系統(tǒng)由于腦損傷、沖擊或類似事故的結(jié)果而受到影響的人身上發(fā)現(xiàn)。另一個(gè)例子是位于完全保持視力的區(qū)域與完全喪失用視力識別顏色、形狀或運(yùn)動(dòng)的差別的能力的區(qū)域之間的過渡區(qū)。在所述過渡區(qū)內(nèi)，查找在本發(fā)明的方法的下一個(gè)步驟中限定的鍛練區(qū)域或部位。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)所述患者的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域的大小、位置和類型，選擇所述過渡區(qū)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)所述鍛練區(qū)的大小和定位。換句話說，必需仔細(xì)地檢查，所述患者的視力系統(tǒng)的哪一部分對于接下來的通過本發(fā)明的光學(xué)刺激物的鍛練具有最大的需求。
然后，在所述鍛練過程中連續(xù)或間歇地確定的單個(gè)患者的反應(yīng)的基礎(chǔ)上，我們提出將鍛練刺激物作用到這些過渡區(qū)中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，將光學(xué)刺激物，最好是光刺激物作用到患者的視力系統(tǒng)上。甚至更優(yōu)選的是將不同顏色、亮度、強(qiáng)度和/或形狀的光刺激物作用到接受鍛練的患者的視力系統(tǒng)上。這種光刺激物以靜態(tài)光刺激物或以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的物體印象的一系列光刺激物的序列出現(xiàn)。
該“過渡區(qū)為基礎(chǔ)的刺激物作用”以這樣一種考慮為基礎(chǔ)，患者有人“僅僅”受損的視力或具有部分視力功能的區(qū)域，該處的視力既不是完好的也不是完全受損的，但其中一些神經(jīng)組織受到了損害。有道理的是這些幸存的神經(jīng)，只要它們的數(shù)量超出一個(gè)特定的最小值(“最小剩余組織的條件”)，起到基于鍛練恢復(fù)視力的媒介，并且因此通過鍛練刺激它們將是要采用的關(guān)鍵步驟。結(jié)果，為了克服前面提到的低效的視野刺激問題，因此我們建議一種新的作用策略，利用計(jì)算機(jī)控制的刺激裝置有選擇地刺激這些區(qū)域(“過渡區(qū)”)。
伴隨著上面的作用策略提出了特殊的運(yùn)算法則，該運(yùn)算法則能夠高效地鍛練視力系統(tǒng)的官能紊亂或出現(xiàn)故障的區(qū)域。至于利用光學(xué)刺激物刺激患者視力系統(tǒng)的特殊的位置或區(qū)域，下面說明鍛練方法的詳細(xì)步驟。
在鍛練步驟中，記錄接受鍛練的患者的視力系統(tǒng)的特性變化。換句話說，通過本發(fā)明的系統(tǒng)/裝置，記錄接受鍛練的人在視力方面識別光學(xué)刺激物的表現(xiàn)和他/她在所述視力識別步驟上表現(xiàn)出的所希望的反應(yīng)。僅僅給出一個(gè)例子，測量接受鍛練的人對作用到他/她的視力系統(tǒng)的過渡區(qū)上的光學(xué)刺激物的反應(yīng)時(shí)間，和在光學(xué)刺激物的發(fā)出與得到的反應(yīng)(例如通過按下裝置的按鈕)之間經(jīng)過的時(shí)間，相對于對接受鍛練的人以前測量到的平均時(shí)間作為一個(gè)基礎(chǔ)線值，用來作為患者相對于過渡區(qū)的受到鍛練的區(qū)域的表現(xiàn)。但是，不應(yīng)當(dāng)將該例子看作是對本發(fā)明的限制；也可以采用任何其它合適的步驟，從而連續(xù)或間斷地記錄患者視力系統(tǒng)的特性中的變化。
在上面所述的特征變化的連續(xù)記錄的基礎(chǔ)上，根據(jù)所述變化調(diào)整過渡區(qū)的定位和限定。這可以連續(xù)或間斷地進(jìn)行。換句話說，根據(jù)接受鍛練的人在通過視力系統(tǒng)處理接受到光學(xué)刺激物的表現(xiàn)，重新限定過渡區(qū)。不希望受到解釋的限定，可以假定由于限定的過渡區(qū)的有效的鍛練，接受鍛練的人在所述過渡區(qū)內(nèi)的視力受到改善，例如，通過改善該視力系統(tǒng)的任何受損的功能(例如周邊視力、視力靈敏度、區(qū)別不同顏色、形狀、運(yùn)動(dòng)的能力；斜視的降低；視角的增大)或改善剩余視力功能或除去部分的視力系統(tǒng)損傷。其結(jié)果是，該過渡區(qū)成為患者視力系統(tǒng)的完好的區(qū)域，并且通過將光學(xué)刺激物作用給患者視力系統(tǒng)的所述新的過渡區(qū)(同樣參見圖1)，使得受損區(qū)域的另一個(gè)部分成為(限定為)另一個(gè)或一系列鍛練步驟的過渡區(qū)。
通過重復(fù)上面所述的步驟，患者的完好的視野連續(xù)擴(kuò)展到前面定位和限定為過渡區(qū)的區(qū)域中，所述過渡區(qū)連續(xù)擴(kuò)展到以前是受損的視力區(qū)域或具有很少的余視力功能的區(qū)域或基本上完全損壞的視力系統(tǒng)的區(qū)域，即，缺陷區(qū)域(參見圖1)。
利用以計(jì)算機(jī)編程為基礎(chǔ)的該鍛練，我們在受到CNS傷害的患者身上進(jìn)行兩個(gè)獨(dú)立的安慰劑控制的臨床試驗(yàn)。雖然我們的方法和裝置可以應(yīng)用于任何視力系統(tǒng)紊亂，但不能將目前的研究看作是限于這些嚴(yán)重的紊亂，在該研究中鍛練和評估的患者是視皮層或光學(xué)神經(jīng)受到損害的人。我們能夠第一次展示，在嚴(yán)格控制的臨床試驗(yàn)中，通過重復(fù)地刺激視野來鍛練患者的視力系統(tǒng)，當(dāng)刺激具有剩余功能的區(qū)域或“過渡區(qū)”時(shí)，顯著地降低了局部失明。
鍛練軟件和鍛練程序鍛練在家用的個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，接受鍛練的患者在有規(guī)律的基礎(chǔ)上實(shí)踐，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是在黑暗的房間中每日鍛練1個(gè)小時(shí)到達(dá)一定的持續(xù)時(shí)間，例如在本試驗(yàn)中使用了6個(gè)月的時(shí)間。但是，任何其它鍛練周期也可以證明是有效的。
由于現(xiàn)有技術(shù)中的裝置效果較差，所以開發(fā)一種特殊的運(yùn)算法則，其在監(jiān)視器上產(chǎn)生光刺激物的發(fā)射，實(shí)現(xiàn)對位于接受鍛練的患者的完好的和受損的視野區(qū)域之間的過渡區(qū)的重復(fù)視力刺激。在第一個(gè)步驟中，查找、限定和表征該“過渡區(qū)”，即，根據(jù)位置、大小和類型確定在所述過渡區(qū)內(nèi)的精確的剩余視力功能。
在所述第一步驟之后，限定一個(gè)位于所述過渡區(qū)內(nèi)的鍛練區(qū)域。所述鍛練區(qū)域是一個(gè)位于過渡區(qū)內(nèi)的區(qū)域，在該處可以期待由于第一步驟中的過渡區(qū)的限定和表征的結(jié)果，例如，由于對剩余的最小數(shù)量的神經(jīng)組織的作用，患者的視力系統(tǒng)的神經(jīng)組織的再生。
在接下來的步驟中，根據(jù)第一和第二步驟中確定的表現(xiàn)，進(jìn)行對功能受損區(qū)域的刺激。由于不刺激視野的完好的區(qū)域而是僅僅刺激由受損功能表征的這些區(qū)域，所以該方法更有效。
另外，與現(xiàn)有技術(shù)中只存儲用于后面分析的數(shù)據(jù)的裝置不同，在連續(xù)的或間斷的基礎(chǔ)上，本發(fā)明使得鍛練運(yùn)算法則適應(yīng)于計(jì)算位于功能受損區(qū)域內(nèi)或附近的視力系統(tǒng)的性能。
另外，每日的治療結(jié)果可以保存在適當(dāng)?shù)拇鎯橘|(zhì)上例如磁帶或磁盤上，其可以靈活進(jìn)行的監(jiān)視和使得治療策略適合于該患者的鍛練過程。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。雖然本發(fā)明的描述主要是關(guān)于視力系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p壞的患者的鍛練，但本發(fā)明的全部內(nèi)容，即，方法和裝置，加以必要的變更均可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員給由于年齡的增長其視力系統(tǒng)略微受到損害的人進(jìn)行訓(xùn)練，以及給為了保持很高的視力質(zhì)量而對其標(biāo)準(zhǔn)視力進(jìn)行鍛練的人。在這個(gè)范圍內(nèi)，對結(jié)合視力系統(tǒng)嚴(yán)重受損的患者的鍛練方法的描述不應(yīng)當(dāng)看作是對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1表示承受部分失明的患者的假定的視野，其中視野劃分為患者的視力功能沒有受到損傷的扇區(qū)或區(qū)域(“完好區(qū)域”)，視力系統(tǒng)部分受到損傷的扇區(qū)或區(qū)域(“過渡區(qū)”)和視力系統(tǒng)基本上完全受到損傷的扇區(qū)或區(qū)域(“缺陷區(qū)域”)。
圖2表示以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的高分辨率的視野測量(“HRP”)，其中圖2A以圓的形式表示假定的患者的視野，其中在左側(cè)看到的是缺陷區(qū)域(圓的帶陰影的左側(cè))，而中間的矩形代表由以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的HRP評估的區(qū)域；圖2B表示對圖2A中的中間的矩形的放大，其中右側(cè)的白的區(qū)域是具有完好視力功能的區(qū)域，灰色的區(qū)域是對光學(xué)刺激物反應(yīng)不一致的區(qū)域(較亮的灰色表示更大數(shù)量的“撞擊”)，和黑色區(qū)域表示具有缺陷的視力功能的區(qū)域；圖2C表示圖2B的左側(cè)的放大部分，表示具有剩余視力功能的孤立區(qū)；圖2D表示與圖2C中同樣的區(qū)域，但是是在恢復(fù)鍛練之后的區(qū)域；和圖2E表示圖2D與圖2C之間的差別，從而顯示視力性能的增大或減小。應(yīng)當(dāng)注意視力刺激物在“灰色”區(qū)域即表現(xiàn)出不同性能的過渡區(qū)的形狀和位置的基礎(chǔ)上作用。大多數(shù)視力刺激物作用在該過渡區(qū)而不是完好的視野扇區(qū)內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相反，在現(xiàn)有技術(shù)中刺激物或者隨機(jī)地出現(xiàn)在整個(gè)視野中或者刺激物一行接一行地運(yùn)動(dòng)，而在本發(fā)明中刺激物僅作用在“過渡區(qū)”內(nèi)。
圖3表示在恢復(fù)鍛練或安慰劑(固定鍛練)之前(白條)和之后(黑條)，承受光神經(jīng)或視神經(jīng)后交叉的損壞(平均±SE)的患者的視力功能。HRP作為檢測到的刺激物即撞擊的數(shù)量顯示(上面的面板)。下面的面板表示視野從零垂直子午線以視角的度數(shù)擴(kuò)展的視野的位置。
圖4表示數(shù)據(jù)，其中通過測量黑色方塊(即沒有受到撞擊的位置，參見對圖1的說明)離開在視角的+20°，+10°，0°，-10°和-20°的垂直位置處的零垂直子午線的距離，確定在HRP或TAP中的邊界。通過計(jì)算這些測量結(jié)果的平均值和計(jì)算前一個(gè)與后一個(gè)之間的差值，確定視野的增大范圍。注意在HRP中的邊界與利用TAP運(yùn)算法則得到的邊界不同。
參照附圖和優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，但不限于這些實(shí)施例。
計(jì)算機(jī)的運(yùn)算法則以這樣的步驟將視力刺激物作用到人的視力系統(tǒng)上，使得監(jiān)視器顯示固定的點(diǎn)，可以在監(jiān)視器的任何部分上顯示。為了可以對患者的視角進(jìn)行調(diào)整，將固定點(diǎn)用來作為患者相對于某一點(diǎn)的視力固定位置點(diǎn)。接下來，另外的視力刺激物作用在過渡區(qū)中或者緊鄰著過渡區(qū)處，它的位置是根據(jù)患者的反應(yīng)在前面的步驟中確定和改變的。在由Kasten等人公開的現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，視力刺激物的作用與患者的實(shí)際效果無關(guān)并且因此效率低和耗費(fèi)勞動(dòng)。與之相反，本發(fā)明中視力刺激物主要作用在過渡區(qū)中或附近，即，僅僅部分視力系統(tǒng)受損或有缺陷的視力的區(qū)域。
和現(xiàn)有技術(shù)一樣，在本發(fā)明中通過按下計(jì)算機(jī)鍵盤上的適當(dāng)?shù)陌存I，患者對視力系統(tǒng)的過渡區(qū)上的每個(gè)光刺激物做出反應(yīng)。但是，與由Kasten等人(1997)公開的現(xiàn)有技術(shù)的裝置相反，現(xiàn)在采用針對每個(gè)人的鍛練方法，通過避免非針對性的鍛練，來提高治療效果和適應(yīng)性鍛練的可能性，并且與此同時(shí)，能夠減少要實(shí)現(xiàn)同樣效果的視力刺激物的總數(shù)。
從該公開文獻(xiàn)中應(yīng)當(dāng)清楚將鍛練的區(qū)域限制到視野的只是部分受損或缺陷的這些部分是有益處的。當(dāng)然，作用的實(shí)際刺激物可以在大小、亮度、形狀或顏色上不同，可以通過不同的手段作用，例如投影屏、簡單的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或其它視力投影裝置例如虛擬現(xiàn)實(shí)gargle或頭盔。刺激物的類型以及其作用的方式不限，只要確定刺激物作用的位置與患者的具體缺陷相一致，和只要大多數(shù)刺激物作用在“過渡區(qū)”，即，視力功能受損的區(qū)域中。
在視野刺激運(yùn)算法則后面的理論假定反復(fù)刺激神經(jīng)能夠恢復(fù)那些有可能會(huì)喪失、損壞或不能使用的功能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中的裝置相比的優(yōu)點(diǎn)在于，通過將患者的注意力集中到視野受損的區(qū)域上，與現(xiàn)有技術(shù)的情況相比神經(jīng)的刺激更大，現(xiàn)有技術(shù)中患者必須注意沿著從患者視野的有缺陷的區(qū)域到完好的區(qū)域的直線運(yùn)動(dòng)的小的光刺激物。從這一點(diǎn)主張來看，應(yīng)當(dāng)清楚通過指示患者將他們的注意力準(zhǔn)確地集中在受到損壞但仍能感覺到具有剩余的視力功能的這些區(qū)域上，將注意力集中在視野的部分受損的扇區(qū)將導(dǎo)致神經(jīng)刺激的相對增加。同樣將大量刺激物作用在完好的視野扇區(qū)是沒有好處的。
上述主張不是指失明或基本上完全受損的區(qū)域，即以前視力刺激物不能作用的區(qū)域中的功能再也不能恢復(fù)。相反，我們的臨床試驗(yàn)已經(jīng)顯示，即使在這些完全喪失視力功能的區(qū)域中，鍛練可以恢復(fù)視力功能。圖2C至2E表示一個(gè)例子。注意經(jīng)過幾個(gè)月的鍛練之后，以前失明的區(qū)域(圖2C中的黑色方塊)轉(zhuǎn)變成重新可以看見(圖2D中的白色方塊)。
另外鍛練的時(shí)間不代表視野缺陷的治愈有多快。盡管一些人需要幾周或幾個(gè)月來恢復(fù)功能，但在另一些人中改善更快。因此，本發(fā)明同樣不表示鍛練需要的具體時(shí)間周期。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于由于鍛練而表現(xiàn)出缺陷的區(qū)域可以特殊地鍛練。注意在圖2C至2E中由于鍛練而性能下降的區(qū)域?，F(xiàn)有技術(shù)的裝置中從來沒有考慮功能也可能由于鍛練而下降的可能性。因此，同樣基于該事實(shí)，自適應(yīng)的方法是有益處的。再者，刺激物作用應(yīng)當(dāng)集中在視野的表現(xiàn)出缺陷的這些區(qū)域上。
這引出了如何限定視力缺陷區(qū)域的問題。存在許多方法可以限定部分受損的大腦區(qū)域。在理論中，任何對視力刺激物缺少反應(yīng)，對刺激物具有延長的反應(yīng)時(shí)間或在識別刺激物中存在問題都對限定視力缺陷的區(qū)域起作用。如在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的，可以通過以下方式證明視力缺陷(a)通過在測試視力對比靈敏度函數(shù)的過程中變化的閾值；(b)通過減小的反應(yīng)時(shí)間；(c)通過患者對刺激物缺乏反應(yīng)，有意識或無意識的。另外，本發(fā)明不對如何限定視力功能的缺陷作任何假定，只要大部分鍛練刺激物作用在對應(yīng)于部分受損功能的視野的區(qū)域(“過渡區(qū)”)內(nèi)即可。
測試該該方法在臨床試驗(yàn)中的效果選擇下面的試驗(yàn)和患者的特征來證明本發(fā)明在原理上能夠減小視野缺陷。選擇這些例子不是指該視力鍛練僅僅對這些情況有效，而對任何其它患者或具有不同視野損傷的患者無效。雖然優(yōu)選實(shí)施例的目的在于神經(jīng)系統(tǒng)受到損害的患者，通過本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員，本發(fā)明還可以用來治療沒有影響神經(jīng)系統(tǒng)的眼睛或視力系統(tǒng)的其它紊亂。
為了提供對本發(fā)明的效果的證明，我們進(jìn)行了兩項(xiàng)臨床試驗(yàn)。參與試驗(yàn)的患者是從130人的較大群體中選擇的，他們或者具有光學(xué)神經(jīng)損傷或者具有原始視皮層損壞。他們在預(yù)先確定的接受和排除的標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上受到篩選，進(jìn)行基線評估。為了降低每組患者中的性能的差異，單獨(dú)地選擇接受和排除標(biāo)準(zhǔn)的選擇。這些并不表示沒有符合這些標(biāo)準(zhǔn)的患者不能受到治療。事實(shí)上，本發(fā)明對于任何視力系統(tǒng)紊亂都是有效的。
這里報(bào)告的這些數(shù)據(jù)來自兩個(gè)獨(dú)立的臨床試驗(yàn)，每個(gè)具有一個(gè)試驗(yàn)的群體和一個(gè)控制的群體。在第一個(gè)試驗(yàn)的兩個(gè)群體中，光神經(jīng)受損的患者的試驗(yàn)和控制根據(jù)患者的年齡進(jìn)行匹配(失明條件，n＝19)；在第二個(gè)試驗(yàn)的患者中，具有視神經(jīng)后交叉損壞的患者隨機(jī)的分配(雙音測試，n＝19)。至此以后，指示這些患者在家中的監(jiān)視器上進(jìn)行視力方面鍛練。
接下來進(jìn)行的詳細(xì)描述僅僅是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。這不表示受到限制，無論是關(guān)于作用的刺激物的種類，還是關(guān)于所需要的鍛練量，還是視力系統(tǒng)疾病的類型。它僅僅是示范性的例子。
在HRP中，在17″的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上作用則具有明顯高于檢測閾值的亮度的500個(gè)刺激物(參見圖2)。需要患者恒定地固定在固定點(diǎn)(中間的星)上和在750毫秒內(nèi)按下按鍵。為了保證在家庭鍛練中進(jìn)行正確的固定，固定點(diǎn)(具有4毫米直徑的星)隨機(jī)地從亮綠(95cd/m2)向亮黃(100cd/m2)改變它的顏色，因此需要患者在500毫秒內(nèi)按下任意鍵。
白、亮刺激物接連地以150毫秒的持續(xù)時(shí)間作用，每個(gè)位于500個(gè)不同的位置(25×20柵格；黑監(jiān)視屏；刺激物大小(SS)0.15°；刺激物亮度(SL)95cd/m2；背景亮度(BL)＜1cd/m2)。利用下顎支撐物進(jìn)行視野測定任務(wù)和鍛練來保證穩(wěn)定的頭部位置和距離監(jiān)視器的固定的30cm距離。HRP的整個(gè)的分辨率大約比TAP的大4倍(E.Kasten，S.Wuest & B.A.Sabel，J.Clin，Exp.Neurophysiol.，即將出版)。
TAP是在常規(guī)臨床實(shí)踐中使用的靜態(tài)周邊，其中視野達(dá)到通過具有接近閾值亮度的191個(gè)刺激物決定的30°的偏心率(R.Fendrich，C.M.Wessinger，M.S.Gazzaniga，Residual vision in a scotomaImplications forblindsight，Science 258，1489-1491(1992))。利用攝像機(jī)監(jiān)視眼睛的正確的固定。但是，TAP的方法具有局限性，因?yàn)?a)當(dāng)對接近閾值的刺激物反應(yīng)時(shí)，患者的主觀的標(biāo)準(zhǔn)在整個(gè)時(shí)間上可能變化；和(b)分辨率相對較低。因此，選擇TAP性能作為輔助的結(jié)果測量。全部視野測定處理的分析包括僅僅在進(jìn)行鍛練的區(qū)域(治療組)內(nèi)或者安慰劑組內(nèi)的相當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)得到的值。利用Landoldt圓環(huán)值測量視敏度，由此可以計(jì)算分辨率的最小角度。另外，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的診后病歷的查詢，從而確定治療是否使視力在日常生活中得到改善。
測量和統(tǒng)計(jì)最終的結(jié)果在鍛練150個(gè)小時(shí)(大約6個(gè)月)之后，利用與基線評估相同的處理進(jìn)行最終的結(jié)果評估。對于參數(shù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，每次研究均計(jì)算隨后在為此進(jìn)行對比的兩通道ANOVA。學(xué)生的t測試用于個(gè)體群組的比較。
選擇患者該試驗(yàn)得到了當(dāng)?shù)蒯t(yī)療倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。該研究中涉及的患者必須同時(shí)具有視野缺陷和視神經(jīng)后交叉或者通過CT、MRI、外科記錄或光學(xué)神經(jīng)萎縮的檢眼鏡法的文件顯示的光學(xué)神經(jīng)損壞。患者如果符合下面的排除標(biāo)準(zhǔn)中的任何一條(括號中給出排除的情況的編號)，則不能進(jìn)入——沒充分固定的能力(n＝11)；——忽視(n＝1)；——非光學(xué)神經(jīng)的異側(cè)視野缺陷(n＝7)；——眼睛的紊亂(n＝9)；——沒有剩余的視力(n＝2)；——沒有視力缺陷(n＝1)；——年齡＞75歲(n＝4)；——年齡＜18歲(n＝1)；——已經(jīng)死亡(n＝2)；——受損害時(shí)間＜12個(gè)月(n＝3)；——癲癇癥或具有光敏性(n＝2)；——有感知的缺陷(n＝12)；——不愿意參加試驗(yàn)(n＝27)；和——最初的錄像之后沒有出現(xiàn)(n＝10)。
在總共130個(gè)錄像的人中，只有38個(gè)參加了該試驗(yàn)。
基線評估在年齡、性別、受損的分類或損傷大小方面，不同的群體之間在基線特性中不存在差別(參見表1)。在最初的錄像之后，我們得到明確的允諾，并且患者參加實(shí)際鍛練來使得他們熟悉自己的治療方法、“PeriMa”(E.Kasten，H.Strasburger，B.A.Sabel，Programs for diagnosis and therapy ofvisual deficits in vision rehabilitation，Spatial Vis.10，499-503(1997)，參見圖2)和處于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境發(fā)光條件下的單眼Tubinger自動(dòng)視野測定器2000(TAP)。
接下來是2～4個(gè)具有HRP的分開的基線評估訓(xùn)練。將這些重復(fù)測量的值的累加后用來作為基線值。至此以后，將患者劃分到接受治療或安慰劑的群體中。
這些結(jié)果在接下來的表2中表示為平均值±SE。通過利用LSD測試的為此進(jìn)行有計(jì)劃對比的兩通道ANOVA分析數(shù)據(jù)。從兩通道ANOVA中得到F值，其中鍛練的類型作為獨(dú)立因子A而時(shí)間(訓(xùn)練之前和之后)作為依存因子B。顯示出的明顯差別作為與基線#或者位于各個(gè)時(shí)間點(diǎn)(§)中的群體之間的對比。
*p＜0.05；**p＜0.025；***p＜0.01。
p＜0.10的趨勢(*)。應(yīng)當(dāng)注意全部群體在所有時(shí)間點(diǎn)的TAP中的撞擊的數(shù)量明顯地不同(+p＜0.01)。
$這些值僅包括來自視野的受損害的一半的表現(xiàn)。
°是距離零垂直子午線的視角的角度。
通過學(xué)生t測試分析在整個(gè)基線數(shù)據(jù)上的變化。
表1 根據(jù)治療的研究參與者的基線特征特征 恢復(fù)群體(n＝19) 安慰劑群體(n＝19)患者的年齡(歲)47.7±12.9 55.3±16.2性別——男 11 13——女 86受損的分類——受損的時(shí)間 6.8±11.47.2±6.3——視神經(jīng)后交叉損壞910——由于外傷40——由于沖擊28——由于其他原因32——光學(xué)神經(jīng)萎縮10 9——由于外傷43——由于神經(jīng)病 33——由于其他原因33視野受損的大小所占的百分比——≤2544——≤5098——≤7534——＞7533
表2 針對治療的群體在鍛練之前和之后的視力功能的診斷的值基線 最終結(jié)果 最終結(jié)果相對于基線的 F值特 征變化恢復(fù) 安慰劑恢復(fù)#安慰劑 恢復(fù) 安慰劑§視神經(jīng)后交叉損壞--在HRP中撞擊的數(shù)量97.3±19.2 92.3±12.0116.9±19.8*83.4±11.7§***19.6±6.2-7.8±8.5**6.77**--邊界的位置(°) 5.4±1.5 5.1±2.3 10.3±1.8***4.2±1.8§***4.9±1.7 -0.9±0.8**9.68***--在TAP中錯(cuò)過的數(shù)量53.0±9.169.2±11.250.1±9.2*71.9±12.0-2.9±3.02.7±3.0 1.89--TAP邊界的位置(°)3.51±1.03.43±0.993.94±1.0 2.92±0.7§***0.43±0.3-0.51±0.34° 3.86(*)光學(xué)神經(jīng)損壞--在HRP中撞擊的數(shù)量 203.2±27.8 197.7±37.0 312.8±24.4***227.8±45.7109.6±15.5 30.1±12.7***15.31***--邊界的位置(°) 8.5±1.8 5.8±1.0 14.4±2.4***10.1±1.5(*) 5.8±1.2 4.3±0.7 0.43--在TAp中錯(cuò)過的數(shù)量87.9±13.9 94.6±17.663.9±10.6***89.8±15.8 -24.1±3.8 -4.8±3.85***3.76(*)--TAP邊界的位置(°)3.6±0.9 3.8±1.2 5.7±1.0***5.1±1.7#**2.1±0.5 1.4±0.5 0.91--視敏度 21.0±5.611.8±3.0 12.6±2.3***11.9±3.1 -8.4±4.40.1±1.52*5.51*
視野放大原始結(jié)果測量所有恢復(fù)群體，但不是控制群體，鍛練之后在他們的接收小視力刺激物的能力大于檢測閾值(HRP測試)時(shí)表現(xiàn)出明顯的改善(表2)。接收恢復(fù)鍛練的患者在受到鍛練的視野扇區(qū)內(nèi)對刺激物的反應(yīng)頻率(撞擊)比控制群體(視神經(jīng)后交叉患者高于基線29.4％，光學(xué)神經(jīng)患者73.6％，p＜0.05)更高。另外，控制群體沒有表現(xiàn)出改善(視神經(jīng)后交叉患者7.7％)或者非常小的改善(光學(xué)神經(jīng)患者14.4％，表1)。因此光學(xué)神經(jīng)患者從鍛練中得到最大的收益(圖2和3)。
還在治療之前和之后評估視野邊界的位置(圖4)。由于在一些光學(xué)神經(jīng)患者中，損害同時(shí)位于視野的兩側(cè)，這里在零垂直子午線的兩側(cè)上確定邊界。在光學(xué)神經(jīng)患者(5.8°±1.2)和視神經(jīng)后交叉患者(4.9°±1.7)中都發(fā)現(xiàn)了邊界變化，在安慰劑群體中具有更小的變化(光學(xué)神經(jīng)患者4.3°±0.69，n.s.)或沒有變化(視神經(jīng)后交叉患者-0.9°±0.8)。如由原始結(jié)果測量所記載的，大多數(shù)患者(19個(gè)中有18個(gè))從恢復(fù)治療中得到收益。對于HRP，位于基線上的百分?jǐn)?shù)改善或者小于20％(n＝5)，達(dá)到50％(n＝5)，達(dá)到100％(n＝4)，或者在4個(gè)患者中，位于100％以上(在一個(gè)患者中的最大值是200％)。
輔助結(jié)果測量在光學(xué)神經(jīng)患者中，由TAP測量的絕對缺陷的區(qū)域在恢復(fù)群體中明顯地降低但在控制群體中沒有。在視神經(jīng)后交叉患者中，在TAP表現(xiàn)中沒有那么大的差別。通過利用視角的度數(shù)中的TAP數(shù)據(jù)確定視野邊界計(jì)算視野大小，恢復(fù)鍛練導(dǎo)致邊界變化，即，視野大小在視神經(jīng)后交叉患者中在恢復(fù)中只增大0.43°±0.34和在安慰劑群體中減小-0.51°±0.34。在光學(xué)神經(jīng)患者中，邊界變化分別是2.1°±0.5和1.4°±0.5。
在參加實(shí)驗(yàn)的38個(gè)患者中，30個(gè)參加了實(shí)驗(yàn)后的咨詢，其中檢查到的72.2％的接收恢復(fù)鍛練的患者(n＝18)視力有了明顯的改善，但僅有16.6％的控制群體(n＝12)報(bào)告有實(shí)質(zhì)性的視力改善(卡方＝8.89，p＜0.003)。注意到在不同的群體之間沒有因患者的年齡或性別、視野受損的大小或側(cè)面(右/左)和損害的時(shí)間有很大的差別。
計(jì)算機(jī)控制鍛練的功能意義第一次我們已經(jīng)證明，對于光學(xué)神經(jīng)損壞和視皮層損傷，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上進(jìn)行的視力恢復(fù)鍛練帶來明顯的視野放大。盡管在光學(xué)神經(jīng)患者中有小的改善，但固定訓(xùn)練(安慰劑)對于視神經(jīng)后交叉患者沒有增大視野的范圍。全部恢復(fù)群體目標(biāo)的大約95％獲得了視野放大，其中在基線上的光檢測平均增大56.4％±12.3和對于視神經(jīng)后交叉或光學(xué)神經(jīng)患者分別具有4.9°或5.8°的視角的平均增大。該變化的值具有功能上的意義首先，視野中5°的增大大致上對應(yīng)于該新聞紙?jiān)谳楅L度距離上的一半，并且小到視網(wǎng)膜中央凹視力的2～3°通常對于閱讀是足夠了(E.Aufhorn，Soziale Integration in Abhangigkeit von der Prognose，inW.Hammerstein，W. Lisch(eds.)，Ophthalmologische Genetik，Stuttgart(1985)，368～373頁)。
其次，接受我們鍛練的患者中的絕大多數(shù)(大約72.2％)報(bào)告具有實(shí)質(zhì)性的改善。
視力恢復(fù)中涉及的神經(jīng)生物機(jī)械目前是未知的，但在動(dòng)物和人類中趨同的發(fā)現(xiàn)可以提供一些最初的線索。我們提議用該鍛練使得部分結(jié)構(gòu)受傷害的殘存神經(jīng)元件本身恢復(fù)活動(dòng)，即，在具有視皮層損害的一些患者中使存在的邊界區(qū)域(“過渡區(qū)”)或剩余視力的孤立區(qū)恢復(fù)活動(dòng)(R.Fendrich，C.M.Wessinger，M.S.Gazzaniga，Residual vision in ascotomaImplications for blindsight，Science 258，1489～1491(1992))。提出采用過渡區(qū)，過渡區(qū)通常位于視野的完好和損壞的區(qū)域之間(參見圖2和4中的灰色區(qū)域)，它是部分受損的組織中的殘存的神經(jīng)的功能性代表(B.A.Sabel等人(1997)loc.cit.；E.Kasten等人(即將出版)，(loc.cit.)。根據(jù)“最小剩余結(jié)構(gòu)”假設(shè)(B.A.Sabel等人(1997)loc.cit.)，小到10～15％的殘存神經(jīng)對于恢復(fù)視力是足夠的，即，在這些區(qū)域中的非常小的殘存神經(jīng)對于使得視力功能恢復(fù)活動(dòng)是足夠的(J.Sautter等人(1993)loc.cit.)。這還可以解釋為什么具有光學(xué)神經(jīng)損壞的患者從我們實(shí)驗(yàn)的恢復(fù)鍛練中得到更多的收益，因?yàn)樗麄兊倪^渡區(qū)特別大(即，混合損壞的區(qū)域，沒有給出數(shù)據(jù))。因此我們提出僅僅不充分地激活視力目標(biāo)的部分受損的視力系統(tǒng)中的剩余神經(jīng)(可能由于“不使用”)，通過在恢復(fù)鍛練過程中的反復(fù)刺激視力來激活神經(jīng)。
可想象的是所出現(xiàn)可以接受的視野放大與由Kaas(J.H.Kaas等人(1990)，loc.cit.)所述的相似。他發(fā)現(xiàn)在發(fā)生視網(wǎng)膜損壞后的猴子經(jīng)過幾個(gè)月的治療后，自然產(chǎn)生的皮層圖放大5°，在我們的患者中看到的值是大約等于4.9°～5.8°的視野放大。由于通過恢復(fù)鍛練對于受損邊界區(qū)域的有規(guī)律的視力刺激可以明顯地增大視野，因此可以將成人視力系統(tǒng)的可塑性的潛能用于人的治療目的。家用計(jì)算機(jī)化的鍛練方法既有成本效益，也便于有明顯的單側(cè)缺陷的。
總而言之，我們的研究將前面的動(dòng)物研究的結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到人類，表明受到部分失明的患者從恢復(fù)鍛練中得到收益，重新獲得他們的部分損失的視力。我們的發(fā)現(xiàn)的通常意義是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的鍛練方法可以明顯地提高人類的大腦功能。
權(quán)利要求
1.一種方法，用來通過向所述患者作用光刺激物來鍛練人的視力系統(tǒng)，所述刺激物作用在所述患者的完好視野內(nèi)的區(qū)域中和所述患者的完好視野外的區(qū)域中，后一個(gè)區(qū)域包括待鍛練的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)所述后一個(gè)區(qū)域中的視力的改善，所述方法包括步驟查找和限定一個(gè)位于患者的視力系統(tǒng)中的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域(“過渡區(qū)”)；限定一個(gè)位于所述過渡區(qū)內(nèi)的鍛練區(qū)域；通過將視力刺激物作用給患者的視力系統(tǒng)，鍛練患者的視力系統(tǒng)，所述視力刺激物的大部分位于所述過渡區(qū)內(nèi)或附近；記錄患者視力系統(tǒng)的特征的變化；根據(jù)所述變化調(diào)整刺激物在所述過渡區(qū)上出現(xiàn)的位置和輪廓；和連續(xù)重復(fù)前面的步驟，使得患者的完好的視野延伸到所述過渡區(qū)中，和所述過渡區(qū)延伸到視力損傷更嚴(yán)重的區(qū)域中或剩余視力功能更弱的區(qū)域中或視力系統(tǒng)基本完全損壞的區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)所述患者的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域的大小、位置和類型，選擇所述過渡區(qū)的大小、定位和類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將不同顏色、亮度、強(qiáng)度和/或形狀的光刺激物作用到接受鍛練的患者的視力系統(tǒng)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)所述的方法，其中將光刺激物作用到患者的視力系統(tǒng)的步驟包括，向患者的視野提供一個(gè)固定點(diǎn)，以便控制患者的視角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一個(gè)所述的方法，其中光刺激物基本上全部作用到位于過渡區(qū)或與之直接相鄰的患者的視力系統(tǒng)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)所述的方法，其中在計(jì)算機(jī)屏幕上，在視頻屏幕上，在投影屏幕上或通過其它視力投影裝置例如虛擬現(xiàn)實(shí)gargle或頭盔，執(zhí)行向患者的視力系統(tǒng)作用光刺激物的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一個(gè)所述的方法，其中記錄患者視力系統(tǒng)的特征的變化包括記錄反應(yīng)，顏色的識別，形狀的識別和/或由患者對視力刺激物的定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一個(gè)所述的方法，其中通過中央數(shù)據(jù)處理裝置，控制查找和限定所述過渡區(qū)、限定所述鍛練區(qū)域、作用視力刺激物、記錄患者的性能的變化、調(diào)整過渡區(qū)的位置和輪廓以及重復(fù)上述步驟的各個(gè)步驟。
9.一種用于鍛練患者的視力系統(tǒng)或視力的裝置，該裝置用于向所述患者提供光刺激物，所述光刺激物作用在所述患者的完好視野內(nèi)的區(qū)域中和所述患者的完好視野外的區(qū)域中，后一個(gè)區(qū)域包括待鍛練的區(qū)域，從而使后一區(qū)域中的視力得到改善，該裝置主要包括中央數(shù)據(jù)處理裝置，用來記錄、存儲、處理和發(fā)出來自該設(shè)備的其它裝置的數(shù)據(jù)；至少一個(gè)視力刺激物發(fā)射裝置；可以固定患者視野的固定位置點(diǎn)裝置；輸入裝置，用來輸入患者對感覺到的視力刺激物的反應(yīng)；控制裝置，用來依照患者對感覺到的光學(xué)刺激物的反映出的表現(xiàn)，控制所述至少一個(gè)光學(xué)刺激物作用裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，所述裝置能夠執(zhí)行步驟查找和限定一個(gè)位于患者的視力系統(tǒng)中的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域(“過渡區(qū)”)；限定一個(gè)位于所述過渡區(qū)內(nèi)的鍛練區(qū)域；通過將視力刺激物作用給患者的視力系統(tǒng)，鍛練患者的視力系統(tǒng)，所述視力刺激物的大部分位于所述過渡區(qū)內(nèi)或附近；記錄患者視力系統(tǒng)的特征的變化；根據(jù)所述變化調(diào)整刺激物在所述過渡區(qū)上出現(xiàn)的位置和輪廓；和連續(xù)地重復(fù)前面的步驟，使得患者的完好的視野延伸到所述過渡區(qū)中，和所述過渡區(qū)延伸到視力損傷更嚴(yán)重的區(qū)域中或剩余視力功能更弱的區(qū)域中或視力系統(tǒng)基本完全損壞的區(qū)域中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，還包括用來固定和/或支撐患者的頭部的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任何一個(gè)所述的裝置，其中所述視力刺激物發(fā)射裝置是光發(fā)射裝置，優(yōu)選的是不同顏色、亮度、強(qiáng)度和/或形狀的光的發(fā)射裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任何一個(gè)所述的裝置，其中所述光發(fā)射裝置是計(jì)算機(jī)屏幕，視頻屏幕，投影屏幕或其它視力投影裝置例如虛擬現(xiàn)實(shí)gargle或頭盔。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任何一個(gè)所述的裝置，其中用以固定患者的注視的所述固定點(diǎn)位置裝置是用彩色標(biāo)記的，優(yōu)選的是能夠改變顏色，從而實(shí)現(xiàn)對患者視角的控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任何一個(gè)所述的裝置，其中所述控制裝置根據(jù)對所述光學(xué)刺激物上的反應(yīng)的質(zhì)量，控制所述至少一個(gè)光刺激物作用裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)所述裝置的應(yīng)用，用來鍛練操作工業(yè)機(jī)器、武器系統(tǒng)或陸地運(yùn)輸工具、水上運(yùn)輸工具和空中運(yùn)輸工具的人的視力。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)所述裝置的應(yīng)用，用于鍛練年紀(jì)大的人的視力。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)所述裝置的應(yīng)用，用于鍛練近視或遠(yuǎn)視的人的視力。
19.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)所述裝置的應(yīng)用，用于鍛練兒童的視力，優(yōu)選的是斜視兒童的視力。
20.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)所述裝置的應(yīng)用，用于鍛練部分視力系統(tǒng)長期受到損害的患者的視力
21.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任何一個(gè)所述裝置的應(yīng)用，用于鍛練為了保持視力的具有正常視力的人的視力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法,用來通過向所述患者作用光刺激物來鍛練人的視力系統(tǒng),所述刺激物作用在所述患者的完好視野內(nèi)的區(qū)域中和所述患者的完好視野外的區(qū)域中,后一個(gè)區(qū)域包括待鍛練的區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)所述后一個(gè)區(qū)域中的視力的改善,所述方法包括步驟:查找和限定一個(gè)位于患者的視力系統(tǒng)中的視力受損或具有剩余視力功能或部分視力系統(tǒng)損壞的區(qū)域(“過渡區(qū)”);限定一個(gè)位于所述過渡區(qū)內(nèi)的鍛練區(qū)域;通過將視力刺激物作用給患者的視力系統(tǒng),鍛練患者的視力系統(tǒng),所述視力刺激物的大部分位于所述過渡區(qū)內(nèi)或附近;記錄患者視力系統(tǒng)的特征的變化;根據(jù)所述變化調(diào)整刺激物在所述過渡區(qū)上出現(xiàn)的位置和輪廓;和連續(xù)地重復(fù)前面的步驟,使得患者的完好的視野延伸到所述過渡區(qū)中,和所述過渡區(qū)延伸到視力損傷更嚴(yán)重的區(qū)域中或剩余視力功能更弱的區(qū)域中或視力系統(tǒng)基本完全損壞的區(qū)域中;本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行所述方法的裝置。
文檔編號A61B3/02GK1322126SQ98814262
公開日2001年11月14日 申請日期1998年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月27日
發(fā)明者B·A·扎貝爾, E·卡斯騰 申請人:諾瓦維森股份公司