引用本文
陈静, 封利霞. 知觉学习训练重建共同性外斜视术后立体视功能的作用[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2018,20(5): 269-273.
Jing Chen, Lixia Feng. The Effect of Perceptual Learning in Reconstructing Stereopsis of Postoperative Comitant Exotropia[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2018,20(5): 269-273.  
Doi: 10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2018.05.004.
Permissions
Copyright©2018, 《中华眼视光学与视觉科学杂志》
《中华眼视光学与视觉科学杂志》 所有
知觉学习训练重建共同性外斜视术后立体视功能的作用
陈静, 封利霞
230022 合肥,安徽医科大学第一附属医院眼科（陈静为研究生,现在杭州师范大学附属医院眼科）

通讯作者：封利霞（ORCID：0000-0002-1910-8068）,Email：lixiafeng@163.com

第一作者：陈静（ORCID：0000-0003-0112-5908）,Email：chenjing8629@163.com

收稿日期: 2017-11-27
基金资助: 国家自然科学基金（81300796）
摘要

目的 采用知觉学习训练方法对斜视矫正术后无立体视功能或者立体视功能不能恢复至正常的共同性外斜视患者进行训练,探讨知觉学习训练在斜视术后立体视功能重建中的作用。方法 前瞻性研究。选择2009年8月至2011年8月在安徽医科大学第一附属医院行斜视矫正术后眼位正位的共同性外斜视患者23例,均为术后3个月以上Titmus立体图检查立体视功能未达到正常者。采用心理物理学中的知觉学习方法进行立体视功能训练,观察训练前后视差辨别正确率、立体视锐度的变化。训练前后的数据比较采用配对 t检验。结果 23例患者中有2例不能完成训练任务,21例患者顺利完成训练,平均训练（6.9±3.8）d,经知觉学习训练后立体视功能较训练前明显改善,差异具有统计学意义（ t=8.228, P < 0.001）。视差辨别正确率检测显示,受试者在视差分别为320″、440″、580″时,训练后应答正确率高于训练前应答正确率,差异均具有统计学意义（ t=-3.102, P=0.01; t=-2.360, P=0.02; t=-2.177, P=0.03）。结论 知觉学习训练可有效重建共同性外斜视术后患者的立体视功能,但具体机制有待进一步研究。

关键词: 知觉学习; 外斜视; 立体视
The Effect of Perceptual Learning in Reconstructing Stereopsis of Postoperative Comitant Exotropia
Jing Chen, Lixia Feng
Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230022, China
Corresponding author:Lixia Feng, Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230022, China (Email: lixiafeng@163.com)
Fund:Funding: National Natural Science Foundation of China (81300796)
Abstract

Objective: To observe the effect of perceptual learning in reconstructing stereopsis of postoperative comitant exotropia.Methods: In this prospective study, 23 postoperative exotropic patients who underwent surgery from August 2009 to August 2011 at the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University were recruited. By three months after surgery, all patients were aligned but did not achieve normal stereopsis when examined by the Titmus stereo test. Patients were trained by a perceptual learning method based on disparity discrimination. Disparity discriminating accuracy and stereoacuity were measured before and after training. The data were analyzed using paired t-test.Results: Two patients were excluded due to poor fusion. The average training time was 6.9 ± 3.8 days. After training, stereoacuity was significantly improved in all 21 patients ( t=8.228, P<0.001). The disparity discriminating accuracy test showed that under disparities of 320″, 440″, and 580″, the accuracies were improved after training ( t=-3.102, P=0.01; t=-2.360, P=0.02; t=-2.177, P=0.03 respectively).Conclusions: Perceptual learning can be used in reconstructing stereopsis for postoperative exotropic patients, and the effect can be maintained. However, the exact mechanism by which the reconstruction of stereopsis occurs need further research.

Keyword: perceptual learning; exotropia; stereopsis

立体视是建立在双眼视基础上的高级视觉功能, 是双眼视差信息经视觉系统处理产生的深度知觉, 用于分辨周围物体的远近、深浅、凹凸、高低和空间定位[1, 2]。斜视是导致立体视功能异常的常见原因, 目前对于斜视术后立体视功能仍较差的患者并没有普遍采取后续的功能训练来恢复立体视。国内研究者采用了一些训练方法如同视机法、感知觉训练软件等对斜视术后患者进行立体视功能训练[3, 4], 均取得了一定成效, 但训练时间长、成本高、依从性差, 且效果仍不能令人满意。知觉学习反映的是成年大脑的可塑性, 知觉学习训练主要通过心理物理学方法开发这种可塑性来达到治疗或部分恢复异常成年神经系统功能的目的。国内外研究者已发现通过不同的训练任务, 可部分恢复弱视患者的对比敏感度、视力、空间时间分辨力、立体视等视觉功能[5, 6, 7]。本研究拟采用基于知觉学习原理设计的立体视训练方法对共同性外斜视术后立体视功能未达正常的患者进行立体视功能训练, 以期恢复患者的立体视功能。现报告如下。

1 对象与方法
1.1 对象

选择2009年8月至2011年8月在安徽医科大学第一附属医院行斜视矫正术的共同性外斜视患者23例, 其中男13例, 女10例, 年龄10~36岁, 平均（19.4± 6.7）岁。其中间歇性外斜视18例, 恒定性外斜视5例。训练开始时的平均术后时间为（2.2± 1.1）年。纳入标准：① 眼球正位, 眼位水平斜视度-10△ ~+5△ , 垂直斜视度小于4△ ; ②两眼矫正视力均≥ 0.8; ③能配合训练, 并除外其他的眼部器质性病变。训练前采用Titmus立体视图本检测的立体视锐度为立体视盲至80″, 中位数为200″。本研究通过安徽医科大学第一附属医院伦理委员会审核（伦理批号：20120305）, 并取得所有受检者书面知情同意。

1.2 眼科检查方法

所有受试者进行眼科常规检查, 托吡卡胺滴眼液行睫状肌麻痹后检影验光, 检查最佳矫正视力, 三棱镜+遮盖检查远近斜视度数。

1.3 知觉学习训练方法

1.3.1 实验程序 本研究所采用的立体视训练程序由中国科技大学视觉实验室自行编写, 实验程序在Matlab 7.0（含工具包psychtoolbox 2.54）环境下编写, 运行于IBM 兼容PC平台。视觉图形刺激经过高精度、高亮度视频转换器输出呈现于Sony G220显示器（带宽203M Hz）。

1.3.2 刺激图形及训练模式 在立体视训练时, 本研究使用反射式立体镜实现立体图像的产生。实验过程中, 受试者头部由可调高度的支架固定, 以保持眼睛与屏幕距离不变（1.2 m）。所有实验任务都通过按键回答。

视差辨别正确率测试方法参考文献[8], 具体方法：受试者头部置于固定头架上, 通过微调立体镜将刺激图形1中的左右2个图形融合为1个完整的图形（见图1）, 融合完成后按键进入刺激图形2（见图2）, 刺激图形2为组合光栅, 空间频率为2 cpd（周期每度视角）, 对比度为0.4, 其中加入了视差, 要求回答刺激图形的上半部分是凸出的还是凹下的, 回答后进入下一个周期, 即再次出现刺激图形1、2。在训练前先用不同视差（20″、40″、80″、160″、240″、320″、440″、580″分别对应的像素为1、2、4、8、12、16、22、29）的刺激图形进行视差辨别正确率测试, 共进行约800次测试。然后根据回答的正确率选择相应视差进行强化训练。患者每天训练1 h左右, 3 d检测1次立体视功能, 经Titmus立体视图本检测的立体视锐度≤ 60″或连续2次检测立体视功能无提高时结束训练。

图1. 视差辨别正确率测试方法刺激图形1及融合后的完整图形Figure 1. Simulating graphs 1 and confusion graph of disparity discrimiating accuracy.

图2. 视差辨别正确率测试方法刺激图形2Figure 2. Stimulating graph 2 of disparity discrimiating accuracy.

1.4 立体视功能评估

以训练前后检测的立体视锐度, 训练软件所采集的视差辨别正确率作为本研究立体视功能的评估指标。

1.5 统计学方法

前瞻性研究。应用SPSS 16.0统计软件进行数据分析。训练前后的立体视锐度、视差辨别正确率经检验符合正态分布, 采用配对t检验; 训练半年后的立体视锐度不符合正态分布, 采用秩和检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 立体视锐度检测结果

23例患者中2例无法完成刺激图形1的融合任务, 故无法进行下一步的训练。余21例患者平均训练天数为（6.9± 3.8）d, 进行训练后近立体视锐度均明显提高, 见表1。将结果进行自然对数转换后再统计分析（无立体视记作3 000″）, 训练前立体视锐度均数为5.79± 1.08, 训练后为3.76± 0.14, 训练后立体视功能较训练前明显改善, 差异具有统计学意义（t=8.228, P < 0.001）。

表1 共同性外斜视患者术前及知觉学习训练前后立体视锐度情况 Table 1 Stereoacuity of comitant exotropia before and after perceptual learning
2.2 视差辨别正确率

21例患者在训练前后使用不同视差图形的测试任务进行视差辨别正确率的检测, 在视差20″、40″、80″、160″、240″下, 受试者对测试图形应答的正确率在训练前后差异无统计学意义（P > 0.05）; 在视差分别为320″、440″、580″时, 训练后应答正确率高于训练前, 差异均有统计学意义（t=-3.102、-2.360、-2.177, P < 0.05）, 结果见表2。

表2 共同性外斜视患者知觉学习训练前后不同视差的辨别正确率 Table 2 Disparity discriminating accuracy of comitant exotropia before and after training
2.3 训练效果的保持情况

在结束训练6个月后, 失访5例, 复测了16例患者的立体视锐度, 与训练结束时立体视锐度结果比较, 差异无统计学意义（Z=-1.0, P=0.317）。说明知觉学习训练立体视功能的效果可以保持。

3 讨论

立体视觉是视觉器官准确判断物体三维空间位置的感知能力, 是建立在双眼同时视和融合功能基础上的独立的高级视功能[9]。由于现代科技的迅猛发展, 人民生活水平不断提高, 工作、生活中对立体视功能的要求越来越高, 许多工作要求操作者必须具备良好的立体视功能, 因此立体视功能异常会给患者的工作、生活带来影响和困扰。

斜视的发病率为1%~1.5%[10], 斜视不仅影响外观, 还严重影响立体视功能的发育。立体视觉的发育开始于出生后4个月左右, 2岁时达到高峰期, 5岁左右发育成熟, 9岁时结束[11]。如果错过了立体视觉发育的敏感期或关键期, 即使进行了眼位矫正, 立体视功能也难以恢复。因此斜视手术已不单是矫正眼位, 双眼立体视觉的恢复和重建也是其根本目的之一[12, 13]。但许多斜视患者由于错过了立体视发育的敏感期, 在手术矫正斜视后, 大多数患者立体视功能很难自然恢复。王予伟等[14]报道≤ 9岁及> 9岁斜视患者行斜视矫正手术后, 远、近立体视功能恢复率分别为28.13%和13.95%、46.87%和24.42%。Mets等[15]对72例16岁以上的斜视术后成年患者进行随访研究, 发现术后51%的患者有双眼视功能的提高。针对斜视术后仍存在的立体视功能异常, 国内外研究者采用了一些训练方法如同视机法、增视能软件等进行了立体视功能训练[3, 4], 均取得了一定成效, 但训练时间长、成本高、依从性差, 且效果仍不能令人满意。

知觉学习反映的是成年大脑的可塑性。知觉学习训练主要通过心理物理学方法开发这种可塑性, 进而达到恢复异常成年神经系统功能的目的。国内外研究者以及我们前期的研究已发现通过不同的训练任务, 可部分恢复弱视患者的对比敏感度、视力、空间时间分辨力、立体视等视觉功能[6, 7, 16]。本研究将知觉学习训练的方法用于斜视术后的立体视功能的重建, 通过对23例共同性外斜视术后患者进行训练, 发现21例患者训练后立体视功能明显改善, 甚至恢复至正常水平, 且训练效果可以保持。

除先天性外斜视外, 大部分共同性外斜视经历由外隐斜到间歇性外斜视到恒定性外斜视的发展过程, 因此有一定的立体视基础, 这也是本研究仅纳入共同性外斜视术后患者进行训练的原因。而内斜视患者由于通常有严重的单眼抑制, 立体视功能较难恢复, 本研究初期曾纳入3例患者进行研究, 但由于不能完成融合任务而无法进行训练, 也造成了研究对象选择的局限性。在今后的工作中我们将尝试增加脱抑制训练, 为这些患者立体视功能的重建创造机会。

综上所述, 本研究采用了基于视差辨别任务的知觉学习训练, 在任务难度方面较其他立体视训练方法有所增加, 可在一定程度上重建共同性外斜视术后患者的立体视功能, 但仍存在一定的局限性, 具体机制仍需进一步深入研究。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] Aoki SC, Shiozaki HM, Fujita I. A relative frame of reference underlies reversed depth perception in anticorrelated rand om-dot stereograms. J Vis, 2017, 17(12): 17. DOI: DOI:10.1167/17.12.17. [本文引用:1]
[2] Doi T, Fujtal L. Cross-matching: a modified cross-correlation underlying threshold energy model and match-based depth perception. Front Comput Neurosci, 2014, 15(8): 127-130. DOI: DOI:10.3389/fncom.2014.00127. [本文引用:1]
[3] 赵聪玲, 王平. 外斜视术后双眼视训练对立体视及眼位稳定性的影响. 中国斜视与小儿眼科杂志, 2016, 24(3): 17-20. DOI: DOI:10.3969/J.ISSN.1005-328X.2016.03.005. [本文引用:2]
[4] 李正红, 任婉娜. 间歇性外斜视术后应用同视机训练融合功能的疗效. 甘肃医药, 2014, 33(1): 28-29. [本文引用:2]
[5] 封利霞, 张玥, 汤勇, 等. 双眼相位整合平衡点检测在单眼弱视患者眼间抑制定量评估中的应用. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2016, 18(8): 453-458. DOI: DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2016.08.002. [本文引用:1]
[6] Xi J, Jia WL, Feng LX, et al. Perceptual learning improves stereoacuity in amblyopia. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2014, 55(4): 2384-2391. DOI: DOI:10.1167/iovs.13-12627. [本文引用:2]
[7] Huang CB, Zhou J, Lu ZL, et al. Binocular combination in anisometropic amblyopia. J Vis, 2009, 9(3): 17. 1-16. DOI: DOI:10.1167/9.3.17. [本文引用:2]
[8] 封利霞, 姚婕颖, 陈丽, 等. 视差辨别正确率检测在间歇性外斜视术后立体视功能评估中的应用价值. 中华眼科杂志, 2016, 52(8): 584-588. DOI: DOI:10.3760/cma.j.issn.0412-4081.2016.08.006. [本文引用:1]
[9] 侯川. 立体视觉的发生机理与检测. 中国斜视与小儿眼科杂志, 1995, 3(3): 141-144. [本文引用:1]
[10] 杨景存. 眼外肌学. 郑州: 河南科学技术出版社, 1994: 50. [本文引用:1]
[11] Birch EE, Stager DR, Berry P, et al. Prospective assessment of acuity and stereopsis in amblyopic infantile esotropes following early surgery. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1990, 31(4): 758-765. [本文引用:1]
[12] Kattan JM, Velez FG, Demer JL, et al. Relationship between binocular summation and stereoacuity after strabismus surgery. Am J Ophthalmol, 2016, 165: 29-32. DOI: DOI:10.1016/j.ajo.2016.02.020. [本文引用:1]
[13] Pineles SL, Demer JL, Isenberg SJ, et al. Improvement in binocular summation after strabismus surgery. JAMA Ophthalmol, 2015, 133(3): 326-332. DOI: 20.1001/jamaophthalmol.2014.5265. [本文引用:1]
[14] 王予伟, 孔德兰, 杨华, 等. 共同性斜视手术后重建立体视觉的临床研究. 眼外伤职业眼病杂志, 2002, 24(4): 430-431. DOI: DOI:10.3760/cma.j.issn.2095-1477.2002.04.044. [本文引用:1]
[15] Mets MB, Beauchamp C, Haldi BA. Binocularity following surgical correction of strabismus in adults. J AAPOS, 2004, 8(5): 435-438. DOI: DOI:10.1016/S1091853104001375. [本文引用:1]
[16] Li RW, Levi DM. Characterizing the mechanisms of improvement for position discrimination in adult amblyopia. J Vis, 2004, 4(6): 476-487. DOI: DOI:10.1167/4.6.7. [本文引用:1]