ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КОРРЕКЦИЯ НАРУШЕННОГО БИНОКУЛЯРНОГО ЗРЕНИЯ: ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

© 2015 г. Г. И. Рожкова, И. Т. Лозинский1, М. А. Грачева, А. С. Большаков, А. В. Воробьев1, И. В. Сенько1, А. В. Белокопытов

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН 127994 Москва, Большой Каретный пер., 19
gir@iitp.ru
1Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, 117997 Москва, ул. Островитянова, д. 1

Поступила в редакцию 03.11.2014 г.

Составлен аналитический обзор физиологической, офтальмологической и технической литературы, отражающий значительно возросшие за последние годы возможности диагностики и неинвазивной коррекции нарушенного бинокулярного зрения с использованием последних достижений науки и компьютерных технологий. Описаны новые устройства и технические решения, дана сводка характеристик дисплеев и технологий сепарации. Приведены результаты собственных экспериментов и исследований других авторов, иллюстрирующие эффективность и перспективность перехода на современные методы формирования и варьирования 3D изображений и создания виртуальной реальности. Обсуждаются принципиальные преимущества и ограничения разных методов, определяющие особенности их внедрения в практику функциональной коррекции и резоны для их комбинирования.

Ключевые слова: бинокулярное зрение, функциональная коррекция, 3D технологии, методы сепарации изображений

Цитирование для раздела "Список литературы": Рожкова Г. И., Лозинский И. Т., Грачева М. А., Большаков А. С., Воробьев А. В., Сенько И. В., Белокопытов А. В. Функциональная коррекция нарушенного бинокулярного зрения: преимущества использования новых компьютерных технологий. Сенсорные системы. 2015. Т. 29. № 2. С. 99-121.
Цитирование для раздела "References": Rozhkova G. I., Lozinskiy I. T., Gracheva M. A., Bolshakov A. S., Vorobev A. V., Senko I. V., Belokopytov A. V. Funktsionalnaya korrektsiya narushennogo binokulyarnogo zreniya: preimushchestva ispolzovaniya novykh kompyuternykh tekhnologii [Functional correction of impaired binocular vision: benefits of using novel computer-aided systems]. Sensornye sistemy [Sensory systems]. 2015. V. 29(2). P. 99-121 (in Russian).

Список литературы:

  • Алексеенко С.В. Морфофункциональные основы формирования в коре головного мозга отображения зрительного пространства // Автореф. дис. ... докт. биол. наук. СПб., 2003. 41 с.
  • Базарный В.Ф. Зрение у детей. Проблемы развития. Новосибирск: Наука, 1991. 138 с.
  • Белозёров А.Е. Разработка и внедрение компьютерных функциональных методов в офтальмологии // Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 2003. 41 с.
  • Васильева Н.Н. Формирование механизмов пространственного зрительного восприятия в онтогенезе // Автореф. дис. ... докт. биол. наук. Чебоксары, 2012. 347 с.
  • Васильева Н.Н., Большаков А.С., Грачева М.А., Рожкова Г.И. Сравнение результатов оценки фузионных резервов с использованием анаглифного и поляризационного методов сепарации изображений // “Федоровские чтения – 2013” XI Всерос. науч.-практ. конф. с межд. участием. М.: Изд-во “Офтальмология”, 2013. С. 61.
  • Васильева Н.Н., Рожкова Г.И. Возрастная динамика фузионных резервов, измеренных при помощи циклопических тест-объектов с маркерами // Сенсорные системы. 2009. Т. 23. No 1. С. 40–50.
  • Голубцов К.В., Рожкова Г.И., Баринова Н.Е., Егорова Т.С., Иомдина Е.Н. и др. КЧСМ в диагностике заболеваний и лечении органа зрения детей и подростков: методическое пособие. М.: ИППИ РАН, 2013. 100 с.
  • Грачева М. Опыт использования субпиксельных параллаксов при оценке стереоостроты зрения // Мир техники кино. 2013. Т. 2. No 28. С. 17–22.
  • Грачёва, М.А., Рожкова Г.И. Стереоострота зрения: основные понятия, методы измерения, возрастная динамика // Сенсорные cистемы. 2012. Т. 26. No 4. С. 259–279.
  • Кропман И.Л. Физиология бинокулярного зрения и расстройства его при содружественном косоглазии. Л.: Медицина, 1966. 206 с.
  • Никулина Г.В., Фомичева Л.В., Артюкевич Е.В. Дети с косоглазием и амблиопией (психолого-педагогические основы работы по развитию зрительного восприятия в условиях образовательного учреждения общего назначения): Уч. пос. / Под ред. Г.В. Никулиной. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 1999. 86 с.
  • Рожкова Г.И. Влияние симметричных и асимметричных перекрёстных помех на восприятие глубины в стереограммах разного типа // Мир техники кино. 2014. Т. 2. No 32. С. 9–15.
  • Рожкова Г.И. Бинокулярное зрение. Руководство по физиологии. Физиология зрения. М.: Наука, 1992. С. 586–664.
  • Рожкова Г.И., Алексеенко С.В. Зрительный дискомфорт при восприятии стереоскопических изображений как следствие непривычного распределения нагрузки на различные механизмы зрительной системы // Мир техники кино. 2011. No 3(21). С. 12–21.
  • Рожкова Г.И., Васильева Н.Н. Компьютерный метод оценки фузионных резервов с объективным контролем нарушения фузии // Физиология человека. 2010. No 3. С. 135–137.
  • Рожкова Г.И., Кононов В.М. Оптико-физиологические основы использования интерактивных компьютерных программ в функциональном лечении косоглазия // Современные проблемы детской офтальмологии. Матер. юб. науч. конф., посв. 70-летию каф. детской офтальмологии СПб гос. педиатрической мед. акад. Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию. СПб., 2005. С. 121–124.
  • Рожкова Г.И., Матвеев С.Г. Зрение детей: проблемы оценки и функциональной коррекции. М.: Наука, 2007. 315 с.
  • Рожкова Г.И., Подугольникова Т.А. Компьютерное тестирование бинокулярной зрительной системы человека. I. Потенциальные возможности компьютеризированных комплексов // Сенсорные системы. 1996. Т. 10. No 1. С. 46–58.
  • Рожкова Г.И., Токарева В.С., Ващенко Д.И., Васильева Н.Н. Возрастная динамика остроты зрения у школьников. I. Бинокулярная острота зрения для дали // Сенсорные системы. 2001. Т. 15. No 1. С. 47–52.
  • Рожкова Г.И., Токарева В.С., Николаев Д.П., Огнивов В.В. Основные типы зависимости остроты зрения от расстояния у человека в разном возрасте по результатам дискриминантного анализа // Сенсорные системы. 2004. Т. 18. No 4. С. 330–338.
  • Рычкова С.И. Частотные пороги восприятия стереообразов при альтернирующем предъявлении левого и правого изображений стереопары у детей // Физиология человека. 2015. Т. 41. No 2. С. 5–13.
  • Рычкова С.И., Рожкова Г.И. Острота зрения, аккомодация и оптимальная оптическая коррекция при косоглазии в постоперационном периоде // Сенсорные системы. 2009. Т. 23. No 1. С. 24–39.
  • Сомов Е.Е. Методы офтальмоэргономики. Л.: Наука, 1989. 157 с.
  • Хватова Н.В., Слышалова Н.Н., Вакурина А.Е. Амблиопия: зрительные функции, патогенез и принципы лечения // Зрительные функции и их коррекция у детей / Под ред. С.Э. Аветисова, Т.П. Кащенко, А.М. Шамшиновой. М.: Медицина, 2005. С. 202–220.
  • Ярбус А.Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965. 166 с.
  • Adams W.E., Hrisos S., Richardson S., Davis H., Frisby J.P., Clarke M.P. Frisby Davis distance stereoacuity values in visually normal children // Br. J. Ophtalmol. 2005. V. 89. P. 1438–1441.
  • Alio J.L., Laria C. Video-oculography: A new perspective of ocular motility for strabismology // Instant Clinical Diagnosis in Ophthalmology—Strabismus / Eds Garg A., Rosen E., Crouch R.E., Prost O.E. New Delhi: Jaypee Brothers Med. Publ., 2007. P. 373–398.
  • Aslin R.N. Infant eyes: A window on cognitive development // Infancy. 2012. V. 17(1). P. 126–140.
  • Asper L., Crewther D., Crewther S.G. Strabismic amplyopia. Part 1: Psychophysics // Clin. Exp. Optom. 2000a. V. 83 (2). P. 49–58.
  • Asper L., Crewther D., Crewther S.G. Strabismic amplyopia. Part 2: Neural processing // Clin. Exp. Optom. 2000b. V. 83 (4). P. 200–211.
  • Atkinson J. The developing visual brain. N.Y.: Oxford Univ. Press, 2000. 211 p.
  • Birch E., Petrig B. FPL and VEP measures of fusion and stereopsis in normal infants // Vision Res. 1996. V. 36. No 9. P. 1321–1327.
  • Colenbrander A. The historical evolution of visual acuity measurement // Visual Impairment Research. 2008. V. 10 (2–3). P. 57–66.
  • Danilova M.V., Bondarko V.M. Foveal contour interactions and crowding effects at the resolution limit of the visual system // J. Vision. 2007. V. 7 (2). Article 25. P. 1–18.
  • Gadia D., Garipoli G., Bonanomi C., Albani L., Rizzi A. Assessing stereo blindness and stereo acuity on digital displays // Displays. 2014. V. 35. P. 206–212.
  • Elze T., Tanner T. Temporal Properties of Liquid Crystal Displays: Implications for Vision Science Experiments // PLoS ONE. 2012. V. 7(9). P. e44048.
  • Jiménez J.R., Olivares J.L., Pérez-Ocón F., del Barco L.J. Associated phoria in relation to stereopsis with random-dot stereograms // Optometry and Vision Science: Official Publ. Am. Acad. Optometry. 2000. V. 77(1). P. 47–50.
  • Hamm L.M., Black J., Dai S., Thompson B. Global processing in amblyopia: a review // Frontiers in Psychology. 2014. V. 5(June). Article 583. P. 1–21.
  • Hammer M., Langendijk E.H.A. Reduced cross-talk in shutterglass-based stereoscopic LCD // J. Soc. Informat. Display. 2010. V. 18 (8). P. 577–582.
  • Herbison N., Cobb S., Gregson R., Ash I., Eastgate R., Purdy J., Hepburn T., MacKeith D., Foss A. Interactive binocular treatment (I-BiT) for amblyopia: results of a pilot study of 3D shutter glasses system // Eye. 2013. V. 27(9). P. 1077–1083.
  • Heron G., Furby H.P., Walker R.J., Lane C.S., Judge O.J. E. Relationship between visual acuity and observation distance // Ophthalmic and Physiological Optics. 1995. V. 15(1). P. 23–30.
  • Hess R.F., Thompson B. New insights into amblyopia: binocular therapy and noninvasive brain stimulation // J. AAPOS: The Official Publ. Am. Assoc. Pediatric Ophthalm. Strabismus. 2013. V. 17(1). Р. 89–93.
  • Howard I.P., Rogers B.J. Seeing in depth. Oxford Univ. Press, 2012. 635 p.
  • Kanonidou E. Amblyopia: a mini review of the literature // Internat. Ophthalm. 2011. V. 31(3). P. 249–256.
  • Kooi F.L. Toet A. Visual comfort of binocular 3D displays // Displays. 2004. V. 25. P. 99–108.
  • Kulp M.T., Cotter S.A., Connor A.J., Clarke M.P. Should amblyopia be treated? // Ophthalmic and Physiological Optics. 2014. V. 34(2). P. 226–232.
  • Lennarson L.W., France T.D., Portnoy J., Scott W.E. A comparison of distance and near vision in amblyopia // Transact. Fifth Internat. Orthoptic Congress. Lyon, France: LIPS. 1984. P. 329–336.
  • Levi D.M. Perceptual learning in adults with amblyopia: a reevaluation of critical periods in human vision // Developmental Psychobiology. 2005. V. 46(3). P. 222– 232.
  • Li S.L., Jost R.M., Morale S.E., Stager D.R., Dao L., Stager D., Birch E.E. A binocular iPad treatment for amblyopic children // Eye. 2014. V. 28(10). P. 1246–1253.
  • Li J., Thompson B., Deng D., Chan L.Y., Yu M., Hess R.F. Dichoptic training enables the adult amblyopic brain to learn // Current Biology. 2013. V. 23(8). P. R308– R309.
  • Mirabella G., Hay S., Wong A.M.F. Deficits in Perception of Images of Real-World Scenes in Patients With a History of Amblyopia // Arch. Ophthalmol. 2011. V. 129(2). P. 176–183.
  • O’Connor M.D. Deficits in perception of images of real world scenes in patients with a history of amblyopia // Evid. Based Ophthalm. 2011. V. 12(3). P. 140–141.
  • Oduntan A., Al-Ghamdi M., Al-Dosari H. Randot stereoacuity norms in a population of Saudi Arabian children // Clin. Exp. Optom. 1998. V. 81. No. 3. P. 193– 197.
  • Ogle K.N., Martens T.G., Dyer J.A. Oculomotor imbalance in binocular vision and fixation disparity / Philadelphia: Lea, Febiger. 1967. P. 87–88.
  • Oppel O. Über die Entwicklung der Sehschärfe bei Kindern im Vorschulalter // Klin. Monatsbl. Augenheilkunde. 1964. V. 145. P. 358–371.
  • Patterson R. Review paper: Human factors of stereo displays: An update // J. Soc. Informat. Display. 2009. V. 17 (12). P. 987–996.
  • Peirce J.W. PsychoPy – Psychophysics software in Python // J. Neurosci. Methods. 2007. V. 162(1–2). P. 8–13.
  • Powers M.K. Improving visual skills. A new internet application // J. Modern Optics. 2006. V. 53. P. 1313– 1323.
  • Powers M.K., Grisham J.D., Wurm J.K., Wurm W.C. Improving visual skills: II-Remote assessment via Internet // Optometry. 2009. V. 80(2). P. 61–69.
  • Qiu F., Wang L., Liu Y., Yu L. Interactive binocular amblyopia treatment system with full-field vision based on virtual realty // IEEE. 2007. P. 1257–1260.
  • Rastegarpour A. A computer-based anaglyphic system for the treatment of amblyopia // Clinical Ophthalm. 2011. V. 5. P. 1319–1323.
  • Rozhkova G., Podugolnikova T., Vasiljeva N. Visual acuity in 5–7-year-old children: individual variability and dependence on observation distance // Ophthal. Physiol. Opt. 2005. V. 25 (1). P. 66–80.
  • Rozhkova G., Zhukova E.A., Tokareva V.S. Relationship between distance dependence of visual acuity and refraction in junior school children // Сенсорные системы. 2007. V. 21(1). P. 60–71.
  • Sheedy J.E. Actual measurement of fixation disparity and its use in diagnosis and treatment // J. Am. Optom. Assoc. 1980. V. 51 (12). P. 1079–1084.
  • Strasburger H. Software for visual psychophysics: an overview. 2014. www.hans.strasburger.de
  • To L., Thompson B., Blum J.R., Maehara G., Hess R.F., Cooperstock J.R. A game platform for treatment of amblyopia // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering: A Publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2011. V. 19(3). P. 280–289.
  • Waddingham P., Eastgate R., Cobb S. Design and development of a virtual-reality based system for improving vision in children with amblyopia //Advanced Computational Intelligence Paradigms in Healthcare 6. Virtual Reality in Psychotherapy, Rehabilitation, and Assessment. Springer Berlin Heidelberg, 2011. V. 337. P. 229–252.
  • Wade N.J., Tatler B.W. The Moving Tablet of the Eye: the origins of modern eye movement research. N.Y.: Oxford Univ. Press, 2005. 211 p.
  • Westheimer G. The Ferrier Lecture, 1992. Seeing depth with two eyes: stereopsis // Proc. Royal Soc. London. Series B: Biol. Sci. 1994. V. 257(1349). P. 205–214.
  • Westheimer G. Clinical evaluation of stereopsis // Vision Research. 2013. V. 90. P. 38–42.
  • Woods A.J. How are crosstalk and ghosting defined in stereoscopic literature // IS&T/SPIE Electronic Imaging. 2011. P. 78630Z (1–12).
  • Woods A.J. Crosstalk in stereoscopic displays: a review // J. Electronic Imaging. 2012. V. 21(4). P. 1–21.
  • Zhou M., Wang H., Li W., Jiao S., Hong T., Wang S., Sun X., Wang X., Kim J., Nam D. A Unified Method for Crosstalk Reduction in Multiview Displays // J. Display Technology. 2014. V. 10(6). P. 500–507.